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기계공학부 이상민 교수 연구팀, ‘방전 게이트를 통한 전하 축적 플러터 기반 정전소자’ 개발

관리자 2023-02-27 조회수 5,169

기계공학부 이상민 교수, 허덕재 박사과정생, 손진호 석사과정생

 

기계공학부 이상민 교수와 대학원 기계공학과 허덕재 박사과정생, 손진호 석사과정생 연구팀의 논문이 ‘Advanced Energy Materials’에 게재됐다. 

 

Advanced Energy Materials는 2021년 기준 피인용도(IF, Impact Factor) 29.698, JCR 상위 3%를 기록한 에너지 분야의 세계적 학술지다. 

 

이상민 교수 연구팀은 ‘방전 게이트를 통한 전하 축적 플러터 기바 정전소자(Charge-Accumulating-Flutter-Based Triboelectric Nanogenerator via Discharge Gateway)’ 연구를 통해 이번 논문 게재 성과를 거뒀다. 

 

현재 마찰전기 효과와 정전기 유도 원리에 기반한 정전 소자(Triboelectric Nanogenerator)는 차세대 미래 휴대형 에너지 소자로서 전 세계적인 주목을 받고 있다. 간단한 제조공정, 저렴한 재료비용, 높은 전력밀도 등 장점이 뚜렷하기 때문이다. 

 

Inlet Airflow Anti-droplet filter Outlet One-way valve CAF-TENG Discharge gateaway Charge inducing layer RMS voltage 44V RMS current 36 mA

 

연구팀이 개발한 ‘전하 축적 플러터 기반 정전 소자’는 전도성 시트의 플러터링(fluttering) 거동과 내부 스파크 발생 구조 설계를 통해 1A(암페어)의 높은 피크전류 출력을 480Hz로 발생시키는 메커니즘을 최초로 확립한 결과물이다. 36mA의 RMS(유효) 전류 출력도 확보함으로써 기존 정전소자 분야의 낮은 피크와 유효 전류 출력 한계를 극복하는 데에도 기여했다. 

 

새롭게 개발된 소자는 자연 바람 또는 마스크 에어밸브 호흡에 적용될 수 있을 것으로 기대를 모은다. 발생되는 전기에너지는 2000개의 LED, 상용 램프 또는 블루투스와 같은 상용 센서를 구동하는 데 있어 충분하다는 평가다. 

 

이상민 교수는 “해당 연구 결과는 정전소자를 기반으로 한 혁신적인 전력 생산 가능성을 보여줬기에 많은 응용이 기대되는 성과”라고 전했다. 


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