[한국기술뉴스] 한국생산기술원(생기원)이 한국기술교육대학교, 성균관대학교와 함께 ‘마찰대전 나노발전기’ 전극 구조를 마이크로 톱니 형태로 만들고 그 전극의 방전 특성을 이용해 마찰전기의 출력을 극대화할 수 있는 원천기술을 개발했다.

겨울철 옷을 입거나 물건을 만질 때 생기는 일상 속 마찰전기의 원리를 활용하면 외부 전원 없이 LED 전구에 불을 밝히고 고전압 플라즈마도 만들 수 있다. 이를 위해선 서로 다른 두 물질을 마찰시킬 때 접촉 표면에 발생하는 운동에너지를 전기에너지로 변환해주는 장치가 필요하다.

공동 연구팀은 알루미늄판을 기계 가공할 때 생기는 부산물인 ‘알루미늄 울(wool)’ 재활용을 고민하다가 아이디어를 얻었다. 가장자리는 톱날 형태가 연속된 구조로 되어 있어 전극이 접근하면 스파크 방전 효과가 쉽게 이루어지며 출력 또한 극대화될 수 있다. 이를 토대로 어떠한 형태의 마찰대전 나노발전기에서도 출력을 극대화할 수 있는 마이크로톱니 형태의 전극을 만들었다. 또한 스파크 방전이 지속적으로 일어나게 하는 증폭 장치를 독자적으로 제작했다. 제작된 증폭장치는 증폭 전보다 약 25배 이상의 전압 출력과 120배 이상의 전류 상승을 유도하는 효과가 있는 것으로 나타났다.

생기원 조한철 박사는 “마찰대전 나노발전기는 고전압 저전류라는 특성상 감전으로부터 안전하고 자가충전 할 수 있어 반영구적으로 활용 가능한 미래기술”이라고 밝히며, “향후 상용화되면 지나가는 사람들의 운동·마찰에너지로 어두운 골목길, 등산로의 전구를 밝히는 것부터 고전압 플라즈마를 활용한 공기 중 바이러스·세균 제거까지 다양한 실생활 분야에서 국민 편의와 안전 제고에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다.

연구 결과는 에너지 분야 학술지 ‘Advanced Energy Materials’에 게재됐다.