사진1. 좌측부터 이상민 교수, 정지훈 박사후연구원. 정세훈 석사과정

우리 대학 기계공학부 이상민 교수 연구팀이 전력 생산 기기의 핵심기술을 제공할 것으로 기대되는 '고출력 에너지 수확소자'를 개발하는 데 성공했다.

기계공학부 이상민 교수와 정지훈 박사후연구원(제1저자), 정세훈 석사과정 재학생(제1저자) 연구팀은 액체 윤활제로 인한 전기 방전을 활용해 고출력의 에너지 수확소자를 개발했다. 이번 연구 성과는 'Nonpolar Liquid Lubricant Submerged Triboelectric Nanogenerator for Current Amplification via Direct Electron Flow' 논문을 통해 확인할 수 있다. 해당 논문은 2020년 인용지수(Impact factor) 25.245를 기록한 국제 저명 학술지 ‘Advanced Energy Materials’에 5월 13일자로 게재 됐으며, 표지 논문(Front Cover)으로도 선정됐다.

사진2. Advanced Energy Materials에 선정된 표지 논문 이미지

 
연구팀은 마찰대전 나노발전기 내부에 액체 윤활제를 채우고, 내부에 롤링 전극들을 삽입해 굴림 마찰에 의한 내부 손상을 확연히 줄였다. 동시에 액체 윤활제의 전기적 성질을 분석해 피크 개로 전압 200V, 피크 폐회로 전류 170mA, RMS 기준 1.73mW의 높은 전력을 생산하는 에너지 수확소자를 개발했다. 

연구팀은 정류 회로를 연결해 이번에 개발한 에너지 수확소자의 에너지로 직렬·병렬 연결된 319개의 LED를 작동시키는 데 성공했다. 또한, 커패시터 및 배터리 충전이 가능하다는 점도 입증했다.

이상민 교수는 "지속 가능한 높은 출력을 발생시키는 '액체 윤활제를 활용한 에너지 수확소자'를 통해 국제 산업을 이끌 수 있는 전력 생산 기기의 핵심기술을 제공할 수 있을 것으로 기대한다"라고 말했다.

사진3. 액체 윤활제를 활용한 에너지 수확소자의 모식도 및 발생시킨 출력 그래프

사진 4. 319개 LED 소자 작동 모습