사이다카지노 중앙대 연구진, 새로운 저비용 에너지 수확형 정전소자 개발

중앙대 연구진, 새로운 저비용 에너지 수확형 정전소자 개발

라이브 바카라 임팩트 사이언스 | Editage Insights | 2020년2월17일 | 조회수 2,470

왜 고양이 털에 스티로폼 조각이 들러붙는지 궁금했던 적이 있으신가요? 어떤1You are here천은 서로1You are here문지르면 달라붙는 건 왜일까요? 이는 어떤 물질들이 접촉할 때, ‘정전기’로 알려진 전하가 발생하기 때문입니다. 과학자들은 새로운 에너지원에 대해 주목할 때면, 이 ‘접촉 전기’가 유용한 전기 에너지로 전환될 수 있을지 궁금했습니다. 그리고 2012년, 표면 간의 기계적 접촉을 통해 에너지를 발생시킬 수 있는 장치인 ‘정전소자(TENG, Triboelectric Nanogenerator)’의 발명과 함께 이것이 실현 가능해졌습니다. 이 장치는 표면 접촉을 통해 작동하기 때문에, 환경친화적이고 지속 가능한 에너지 동력원입니다. 하지만 문제도 있습니다. 현재1You are here정전소자에 사용되는 기술은 효율이 좋지 못합니다. 공기 중의 전력 누출1You are here가능성(일명, ‘절연 파괴’)이 있어, 궁극적으로 전력 출력을 감소시키기 때문이지요. 또 다른 문제는 40Skip to main content와 같이 저항이 낮은 장치와 함께 작동할 때, 정전소자4ê²¬ì ìë¢°로 인해1You are here전압1You are here공급이 낮아집니다.

1You are here

그럼에도, 정전소자(TENGs)가 지닌 잠재력은 세계의 많은 과학자들이 이 기술의 발전에 주목하게 만들었습니다. 지난해, 중앙대 이상민 교수가 이끄는 연구팀은 정전소자의 전통적 문제를 해결할 새로운 연구를 국제 학술지 Advanced Energy Materials에 발표하였습니다. 이상민 교수 연구팀은 ‘이온 강화 전계 방출(IEFE, Ion Enhanced Field Emission)’이라는 기술을 사용하여, 새로운 유형의 정전소자를 고안하였습니다. 이는 ‘IEFE-TENG’이라고 이름 붙여졌으며, 기존의 정전소자보다 더 많은 양의 전기 출력을 생산할 수 있습니다. 이상민 교수는 이 발견에 대해 “많은 연구진들이 정전기를 통해 전기를 생산하고자 정전소자를 도입한 이래, 동일한 문제에 계속해서 직면해 왔습니다. 저희 연구팀은 구조 개선을 통해, 정전소자의 전기 성능과 적용 가능성을 더욱 높일 수 있으리라 보았습니다.”

1You are here

이 장치에는 두 개의 추가적인 층이 사용되었습니다. ‘IEFE-유도층’이라 불리는 이 두 층은 일반 나노발전기의 코어에서 ‘전하 충적층’ 역할을 합니다. 비결은 이1You are here두 층이 대기와 접촉을 형성하는 방식으로 배치되어, 대기 중의 이온과 추가적인 접촉점을 제공하는 것입니다. 이로 인해 ‘전계 방출(field emission)’ 현상이 발생하는데, 이로 인해 IEFE-유도층을 통해 전달된 전자가 평소보다 훨씬 더 높은 전력 출력을 만들어 내는 것입니다. 이 교수 팀은 정전소자의 출력을 기존 대비 6.3배 향상시켰다고 밝혔습니다. 이는1You are here장치에 하나의 층을 추가한 결과로, 비교적 비용이 적게1You are here들고 단순한1You are here방법입니다. 이 교수는 새로운 발견에1You are here기뻐하며, “이 연구를 통해 개발된 ‘이온강화 전계 방출형 정전소자(IEFE-TENG)’는 정전소자1You are here개발의 새로운 표준과 휴대1You are here전원공급장치에 대한 잠재적 솔루션을 제공할 수 있습니다. 저희 팀의 장치는 간단한 레이어1You are here추가로 정전소자의 전기 출력이 대단히 크게 향상됨을 보여 주었습니다.”

1You are here

정전소자는 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 배터리, 휴대용 게임기, 온도/습도 센서의 전원 공급원1You are here등의1You are here장치를1You are here개선하는 데에 유용하게 사용될 수 있습니다. 이 교수는 연구가 적용될 수 있는 더 넓은 범위에 대해 덧붙였습니다. “에너지 수요가 전 세계적으로 급등하고 있는 가운데,1You are here저희 팀이 고안한1You are here효율적이고 단순한1You are here이 장치를 통해1You are here고비용 기술을 감당할 수 없는 나라에서도1You are here에너지 수요를 충족할 수 있기를 바랍니다.”

1You are here

에너지는 다양한 형태로 이용 가능하며, 이를 최대한 활용하는 것은 특히 지속 가능한 에너지원이 부족한 상황에서 유용한 일입니다. 녹색 에너지는 시대의 화두이며, 이러한1You are here과학적 발명을 통해 우리는 더 나은, 더 지속 가능한 미래에 한 걸음 가까워 질 수 있습니다! 1You are here

1You are here

참고1You are here자료

제목: Ion-Enhanced Field Emission Triboelectric Nanogenerator

DOI: 10.1002/aenm.201901731

저자: 이상민 (Sangmin Lee)

소속: 중앙대학교 기계공학부

1You are here

미디어 연락처

김진환1You are herejinhwan303@cau.ac.kr

1You are here

스크랩하기

해당 기사를 스크랩해보세요!

지식은 모두에게 함께 공유되어야 한다는 것이 에디티지 인사이트의 이념입니다. 해당 사이트에서 제공되는 모든 기사는 Creative Commons license로 재포스팅 및 스크랩이 가능합니다. 아래의 가이드라인만 유념해주신다면 언제든지 무료로 에디티지 학술 전문가의 지식을 가져가실 수 있습니다!

주의 : 에디티지 학술 전문가들은 해당 콘텐츠를 만들기 위해 많은 시간과 노력을 쏟고 있습니다. 기사를 스크랩 및 재포스팅 하실 때는 명확한 출처를 남겨주시기 바랍니다.
이미지 재사용: 이미지를 원본이 아닌 편집 재사용하실 때는 에디티지 인사이트의 허가가 필요합니다.

코드를 복사하셔서 기사 공유를 원하시는 사이트에 적용하시면 에디티지 인사이트 기사를 가장 쉬운 방법으로 공유하실 수 있습니다.

<h2>중앙대 연구진, 새로운 저비용 에너지 수확형 정전소자 개발</h2> 왜 고양이 털에 스티로폼 조각이 들러붙는지 궁금했던 적이 있으신가요? 어떤 천은 서로 문지르면 달라붙는 건 왜일까요? 이는 어떤 물질들이 접촉할 때, ‘정전기’로 알려진 전하가 발생하기 때문입니다. 과학자들은 새로운 에너지원에 대해 주목할 때면, 이 ‘접촉 전기’가 유용한 전기 에너지로 전환될 수 있을지 궁금했습니다. 그리고 2012년, 표면 간의 기계적 접촉을 통해 에너지를 발생시킬 수 있는 장치인 ‘정전소자(TENG, Triboelectric Nanogenerator)’의 발명과 함께 이것이 실현 가능해졌습니다. 이 장치는 표면 접촉을 통해 작동하기 때문에, 환경친화적이고 지속 가능한 에너지 동력원입니다. 하지만 문제도 있습니다. 현재 정전소자에 사용되는 기술은 효율이 좋지 못합니다. 공기 중의 전력 누출 가능성(일명, ‘절연 파괴’)이 있어, 궁극적으로 전력 출력을 감소시키기 때문이지요. 또 다른 문제는 LED와 같이 저항이 낮은 장치와 함께 작동할 때, 정전소자(TENG)로 인해 전압 공급이 낮아집니다.  그럼에도, 정전소자(TENGs)가 지닌 잠재력은 세계의 많은 과학자들이 이 기술의 발전에 주목하게 만들었습니다. 지난해, 중앙대 이상민 교수가 이끄는 연구팀은 정전소자의 전통적 문제를 해결할 새로운 연구를 국제 학술지 <a href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201901731" style="color:blue; text-decoration:underline" target="_blank">Advanced Energy Materials</a>에 발표하였습니다. 이상민 교수 연구팀은 ‘이온 강화 전계 방출(IEFE, Ion Enhanced Field Emission)’이라는 기술을 사용하여, 새로운 유형의 정전소자를 고안하였습니다. 이는 ‘IEFE-TENG’이라고 이름 붙여졌으며, 기존의 정전소자보다 더 많은 양의 전기 출력을 생산할 수 있습니다. 이상민 교수는 이 발견에 대해 “많은 연구진들이 정전기를 통해 전기를 생산하고자 정전소자를 도입한 이래, 동일한 문제에 계속해서 직면해 왔습니다. 저희 연구팀은 구조 개선을 통해, 정전소자의 전기 성능과 적용 가능성을 더욱 높일 수 있으리라 보았습니다.” 이 장치에는 두 개의 추가적인 층이 사용되었습니다. ‘IEFE-유도층’이라 불리는 이 두 층은 일반 나노발전기의 코어에서 ‘전하 충적층’ 역할을 합니다. 비결은 이 두 층이 대기와 접촉을 형성하는 방식으로 배치되어, 대기 중의 이온과 추가적인 접촉점을 제공하는 것입니다. 이로 인해 ‘전계 방출(field emission)’ 현상이 발생하는데, 이로 인해 IEFE-유도층을 통해 전달된 전자가 평소보다 훨씬 더 높은 전력 출력을 만들어 내는 것입니다. 이 교수 팀은 정전소자의 출력을 기존 대비 6.3배 향상시켰다고 밝혔습니다. 이는 장치에 하나의 층을 추가한 결과로, 비교적 비용이 적게 들고 단순한 방법입니다. 이 교수는 새로운 발견에 기뻐하며, “이 연구를 통해 개발된 ‘이온강화 전계 방출형 정전소자(IEFE-TENG)’는 정전소자 개발의 새로운 표준과 휴대 전원공급장치에 대한 잠재적 솔루션을 제공할 수 있습니다. 저희 팀의 장치는 간단한 레이어 추가로 정전소자의 전기 출력이 대단히 크게 향상됨을 보여 주었습니다.” 정전소자는 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 배터리, 휴대용 게임기, 온도/습도 센서의 전원 공급원 등의 장치를 개선하는 데에 유용하게 사용될 수 있습니다. 이 교수는 연구가 적용될 수 있는 더 넓은 범위에 대해 덧붙였습니다. “에너지 수요가 전 세계적으로 급등하고 있는 가운데, 저희 팀이 고안한 효율적이고 단순한 이 장치를 통해 고비용 기술을 감당할 수 없는 나라에서도 에너지 수요를 충족할 수 있기를 바랍니다.” 에너지는 다양한 형태로 이용 가능하며, 이를 최대한 활용하는 것은 특히 지속 가능한 에너지원이 부족한 상황에서 유용한 일입니다. 녹색 에너지는 시대의 화두이며, 이러한 과학적 발명을 통해 우리는 더 나은, 더 지속 가능한 미래에 한 걸음 가까워 질 수 있습니다!   참고 자료제목: Ion-Enhanced Field Emission Triboelectric NanogeneratorDOI: 10.1002/aenm.201901731저자: 이상민 (Sangmin Lee)소속: 중앙대학교 기계공학부<table class="Table" style="border-collapse:collapse; border:none"><tbody><tr height="0"><td style="border:none" width="174"> </td><td style="border:none" width="254"> </td><td style="border:none" width="174"> </td></tr></tbody></table>미디어 연락처김진환 <a href="mailto:jinhwan303@cau.ac.kr" style="color:blue; text-decoration:underline">jinhwan303@cau.ac.kr</a>  <a href="/insights/new-low-cost-technology-ups-the-game-of-energy-harvesting-nanogenerators">중앙대 연구진, 새로운 저비용 에너지 수확형 정전소자 개발</a>는 <a href="/insights/">에디티지 인사이트</a>에서 제공되었습니다.

위 코드를 복사하시어 원하시는 곳에 다시 포스팅 하실 수 있습니다.