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에너지 하베스팅(Energy harvesting)이란 우리 주변에서 버려지는 진동, 열, 빛, 전파 등의 에너지를 수확해 우리가 쓸 수 있는 전기 에너지로 변환하는 기술을 말한다.
KIST 연구진은 증기캡슐공정(Vapor Capsulation Casting)을 이용해 물과 실리콘(PDMS, Polydimethylsiloxane)만으로 미세 기공을 갖는 실리콘 스펀지를 짧은 시간 내에 간단히 제작할 수 있는 방법을 개발했다. 형성된 미세 기공이 전체 표면적과 정전용량을 향상시켜 정전기 발생량을 크게 증가시켰으며 이를 이용해 고내구성·고출력을 지니는 정전기 나노발전기를 개발했다.
증기캡슐공정(Vapor Capsulation Casting)은 증기의 열운동 에너지를 이용해 PDMS와 같은 매질에 수증기를 침투시켜 다공성 구조체를 제작하는 공정기술이다.
KIST 연구진은 개발한 정전기 나노발전기를 이용해 실제 실내온도나 위치 등을 파악하는 블루투스 무선 센서 등을 구동하는 데 성공했다. 향후 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나인 사물인터넷을 비롯해 무선 센서 네트워크나 웨어러블 전자기기의 자율전원으로서 핵심적 역할을 수행할 수 있을 것으로 보인다.
이 연구를 주도한 KIST 송현철 선임연구원은 “쉽고 간단한 공정을 이용해 다공성 구조를 제작했다는 데 큰 의의가 있으며 기존의 에너지 하베스팅 발전장치보다 가격·성능·내구성 면에서 높은 경쟁력을 가진 혁신적인 제품이 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 기관고유사업과 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업으로 수행됐다. 경희대학교 최덕현 교수와 공동연구로 진행된 이 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 최신 호에 게재됐다.