[한국기술뉴스] 울산과학기술원 에너지화학공학과 강석주 교수 연구팀은 마찰전기 나노 발전기의 성능을 향상시키는 고분자 필름을 개발했다. 개발된 기술은 울산과학기술원 산학협력단을 통해 2021년 01월 12일 특허를 출원(출원번호 제1020210004115호)했다. 특허 명칭은 '고분자 필름 및 이의 제조 방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

최근 환경오염 문제가 대두되면서 친환경 방식으로 전기를 생산할 수 있는 신재생에너지에 관한 관심이 커지고 있습니다. 대표적인 신재생에너지로는 태양광이나 풍력 발전 등이 있으며, 압전이나 마찰을 이용한 방식 또한 이에 포함됩니다. 특히 압전과 마찰을 사용한 발전방식은 웨어러블 디바이스와 연계하여 일상생활에서 유용하게 사용될 것으로 전망됩니다. 마찰전기를 이용한 나노 발전기는 미세한 진동이나 운동에서 발생하는 에너지를 추출하여 사용하는 방식입니다. 마찰전기 나노 발전기를 실생활에서 사용하기 위해서는 에너지 전환 효율이 높아야 하며, 제조 단가가 낮고, 유연한 재질로 제작해야 합니다. 

하지만 현재까지 개발된 소재로는 상용화를 위한 기준을 만족시키지 못하는 실정입니다.

UNIST 강석주 교수 연구팀과 울산대학교 진정호 교수 연구팀은 내수성과 전기적 특성이 우수한 고분자 필름을 개발했습니다.

고분자 필름을 제조하기 위해 기재상에 키틴 용액을 코팅시켜 키틴 필름을 형성합니다. 키틴 필름은 갑각류의 껍데기나 연체동물의 골격 등에서 얻을 수 있는 무독성의 안전한 물질입니다. 키틴 필름의 표면에 PVDF-TrFE 용액을 코팅한 후 건조시켜 PVDF-TrFE 필름을 형성합니다. PVDF-TrFE 필름이 형성된 고분자 필름을 고온에서 어닐링 해 결정을 형성합니다.

해당 방법으로 제작한 고분자 필름은 수증기에 대해 안정적이며, 표면 전류 밀도가 높은 강점이 있습니다. 고분자 필름의 높은 표면 전류 밀도를 활용하여 마찰전기 나노 발전기에 사용할 수 있으며, 축전기나 센서의 제조에 활용할 수 있습니다.

본 발명품을 통해 고분자 필름을 사용하는 제품의 내수성을 향상시켜 내구성을 개선할 수 있습니다. 또한, 본 발명품이 지닌 높은 표면 전류 밀도를 활용해 기존 제품의 성능을 개선하여 고품질의 제품 생산이 가능할 것으로 기대됩니다.