에너지 생산하고 터치 감지하는 투명 배터리 개발

2019.04.23 12:21

 

이미지 확대하기최창순 대구경북과학기술원(DGIST) 스마트섬유융합연구실 선임연구원 연구팀이 개발한 투명 에너지 소자의 모습이다. 대구경북과학기술원 제공
최창순 대구경북과학기술원(DGIST) 스마트섬유융합연구실 선임연구원 연구팀이 개발한 투명 에너지 소자의 모습이다. 대구경북과학기술원 제공

국내 연구진이 에너지 발전과 저장을 동시에 하고, 손 터치를 감지하는 투명 배터리를 개발했다. 웨어러블 기기 혹은 플렉시블 디스플레이, 피부 부착형 컴퓨터와 같은 다양한 장치로의 활용이 기대된다.

 

 

최창순 대구경북과학기술원(DGIST) 스마트섬유융합연구실 선임연구원 연구팀은 에너지 발전, 저장, 터치 감지 등 다양한 기능을 동시에 수행하는 투명한 박막형 에너지 소자를 개발했다고 23일 밝혔다.

 

연구팀은 ‘단일층 그래핀 필름’을 전극으로 활용했다. 그래핀은 탄소 원자가 벌집 모양으로 배열하며 원자 하나 두께의 층으로 이뤄진 소재다. 두께가 얇아 투명성이 높고, 상온에서 구리보다 100배 많은 전류를 전달하는 높은 전기전도성을 가질 뿐 아니라 얇고 가벼워 배터리 소재로 주목받는 재료다.

 

이미지 확대하기연구팀은 상층부에는 에너지 저장 패널을, 하층부에는 전환 패널을 넣어 두 기능을 동시에 수행하게 했다. 대구경북과학기술원 제공
연구팀은 상층부에는 에너지 저장 패널을, 하층부에는 전환 패널을 넣어 두 기능을 동시에 수행하게 했다. 대구경북과학기술원 제공

연구팀은 에너지 소자가 자체적으로 에너지를 만들고 담을 수 있게끔 상층부와 하층부로 나뉜 이중 구조를 설계했다. 에너지 소자 상층부에는 에너지 저장 패널을 넣고, 하층부에는 전환패널을 넣었다. 패널 상단부와 하단부는 그래핀 필름을 전극으로 깔아 전기화학적 성능을 높였다. 소자는 100mV까지도 무리 없이 에너지를 저장하고, 압력을 넣으면 최대 135V까지의 전기에너지를 발생시켰다.

 

여기에 터치 기능을 추가하고 투명도도 높였다. 터치 선세를 상층부 에너지 저장패널 바로 아래에 추가해 터치 기능도 가능하게 했다. 터치센서와 에너지 센서 사이에는 투명도를 높이고자 반고체 전해질을 담은 폴리아크릴로니트릴(PAN) 매트를 분리막으로 썼다. 그 결과 풍경과 글자가 선명하게 보일 정도로 투명한 77.4%의 투명도를 얻을 수 있었다.

 

최 선임연구원은 “영화에 등장한 투명 휴대폰이 너무 멋져서 관련 연구를 시작하게 됐다”며 “제작단가가 비싸 상용화에는 아직 한계가 있지만 가시적인 연구성과가 없던 투명 에너지 저장 매체 분야에서 거둔 성공인 만큼 계속해서 발전시켜 나가도록 노력하겠다”고 말했다.

 

이미지 확대하기최창순 대구경북과학기술원(DGIST) 스마트섬유융합연구실 선임연구원(오른쪽)과 손원경 연구원 연구팀은 에너지 발전과 저장, 터치 감지까지 가능한 투명한 배터리 소재를 개발했다. 대구경북과학기술원 제공
최창순 대구경북과학기술원(DGIST) 스마트섬유융합연구실 선임연구원(오른쪽)과 손원경 연구원 연구팀은 에너지 발전과 저장, 터치 감지까지 가능한 투명한 배터리 소재를 개발했다. 대구경북과학기술원 제공

 

이번 연구는 DGIST와 성균관대, 연세대, 한양대, 한국생산기술원 등 여러 연구팀과 공동연구로 진행됐다. 연구결과는 2월 22일 국제학술지 ‘미국화학회 응용재료 및 인터페이스’ 온라인판에 실렸다.

메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

작성하기

    의견쓰기 폼
    0/150