[한국기술뉴스] 한국세라믹기술원 소재융합고도화연구본부 정영훈 연구팀은 압전 및 출력 특성을 향상시키고 폴링전극을 포함한 플렉서블 압전 복합체를 개발했다. 개발된 기술은 한국세라믹기술원 산학협력단을 통해 2012년 12월 26일 특허를 출원(출원번호 제1020120152908호)했다. 특허 명칭은 '플렉서블 압전 복합체 및 이를 이용한 캔틸레버형 압전 에너지 하베스터’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]

최근 IT 기기들이 소형화돼 배터리 탑재에 어려움이 있습니다. 새로운 전원 기술로 에너지 하베스팅이 주목받고 있습니다. 에너지 하베스팅은 태양열이나 전자기와 같이 주변의 낭비되는 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 기술입니다. 압전 에너지 하베스팅은 진동이나 압력을 전기로 변환하는 기술입니다. 최근 브라질에서는 축구장에 압전소자를 설치해 야간 조명전력으로 활용했습니다. 에너지 하베스팅 기술은 버려지는 에너지로 전기를 생산한다는 장점이 있지만, 생산 전력이 크지 않아 변환효율을 향상할 수 있는 기술이 필요한 실정입니다.

한국세라믹기술원 연구팀은 복합체 사이에 폴링 전극을 포함해 압전 특성을 개선한 플렉서블 압전 복합체를 개발했습니다.

기존의 세라믹-폴리머 복합체는 전기 저항이 높아 중심부까지 전기장이 전달되지 않아 전력 효율이 낮다는 문제가 있습니다. 폴링 전극을 복합체와 결합할 경우 보조 전극의 역할을 해 복합체의 상부에서 하부와 중앙까지 전기장이 전달될 수 있도록 돕는 역할을 합니다.

폴링 전극의 보조를 통해 전압은 감소하지만, 전류와 전력 생산량이 증가해 압전 에너지 하베스팅 소자의 출력을 향상할 수 있습니다. 폴링 전극을 이용한 압전 복합체는 캔틸레버 형태의 에너지 하베스팅 소자에 활용할 경우 높은 효율을 얻을 수 있습니다.

본 발명품을 활용한 캔틸레버형 소자는 한쪽면이 고정된 상태로 탄성 운동하며 진동을 변환한 교류전원을 생산합니다. 에너지 하베스팅의 효율을 증가시키고, 에너지 하베스팅의 상용화를 앞당기는데 기여할 것으로 기대됩니다.