전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 재계·경영

속보

더보기

휴대용 전자기기, 스스로 전기생산 길 열리나..자가구동 광전자센서 기대

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

제주대 김상재 교수팀 '스스로 발전, 빛에 반응' 에너지수확기 개발
자가구동 신소재기반 IoT 및 광전자센서 개발 기대
자가발전과 광검출 동시구현 가능한 SbSI 압전나노발전기 모식도[자료=한국연구재단]

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 각종 휴대용, 웨어러블 전자기기의 자가발전 장치로 기대되는 나노 발전기에 빛을 검출하는 기술을 개발했다.

1일 한국연구재단에 따르면 제주대 공과대학 메카트로닉스공학과 김상재 교수팀은 ‘안티모니 요오드화황(SbSI)’ 화합물 소재를 사용해 다기능 감광성 압전 나노발전기를 개발하는 데 성공했다.

연구팀은 압력‧진동에 의한 자가발전과 광검출 특성을 동시에 갖는 새로운 강유전성 나노 소재를 활용해 나노 발전기를 한층 발전시켰다.

소재로 쓰인 '안티모니 요오드화황'은 압력이나 진동을 가하면 전기가 발생하는 압전(電, piezo-electric) 효과를 비롯해 반도체, 광반응 특성 등 다양한 기능이 있다.

이를 사용해 처음으로 제작된 압전 나노 발전기는 2N(뉴턴)의 작은 외력에도 5V(볼트), 150nA(나노암페어)의 전류를 생성하고, 적색 빛을 조사했을 때 0.1∼0.01초 만에 반응하는 뛰어난 광스위칭 속도를 보였다.

나노발전기는 아주 작은 크기의 물질을 이용해 인체의 움직임과 같이 주변에서 흔히 발생하는 기계적 에너지로부터 전기 에너지를 수확한다. 발전기가 작고 가벼우며 구동 회로가 단순화‧집적화할 수 있다. 착용형‧휴대용‧신체이식형 기기에 적용될 미래지향적 기술이다.

김 교수는 “개발된 SbSI 나노발전기는 자체 발전, 감광성 압전 특성, 광스위칭 및 응답특성, 자가발전 및 센싱소자의 일체화 등 차별화한 특징이 있다”고 말했다.

또한 ”광 트랜지스터, 광 검출기 등의 차세대 광 스위칭 소자뿐만 아니라 전력공급이 어려운 지역의 화재경보 및 초미세먼지 모니터링 시스템 등의 사물인터넷(IoT) 리모트 센서에 적용될 수 있다"고 연구의 의의를 설명했다.

이번 연구성과는 권위있는 국제학술지 나노에너지(Nano energy) 올 8월호 논문으로 게재됐다. 

◆ 연구자가 직접 전하는 ‘연구이야기’

제주대 공과대학 메카트로닉스공학과 김상재 교수 [사진=한국연구재단]

- 이번 성과, 무엇이 다른가?

▲ 소속한 제주대 연구실에서는 차세대 자체 전원공급센서 및 시스템의 개발을 목표로 나노발전기, 에너지저장원 및 자가구동센서의 집적화시스템의 개발에 관한 연구를 수행하고 있다. 이번 연구에서 처음으로 SbSI 소재를 이용한 나노발전기를 제작했고 압전에 의한 광응답 및 광검출 특성을 확인했다. 소자의 유연성, 제작시간과 비용, 다기능 신소재의 적용 등에서 현재의 광전자시스템 분야의 기반기술을 일부 대체할 가능성이 있다. 특히, 제작 소자의 압전나노발전과 광센싱의 동시 작동기능은 외부 전원이나 배터리 없는 초소형의 사물인터넷 리모트 센싱 시스템 개발에 적용이 기대된다.

 

- 어떻게 활용될 수 있나? 실용화를 위한 과제는?

▲ SbSI소재를 활용한 압전-반도체-광특성의 3가지 결합 기구는 유연 전자공학, 스위칭 소자, 광다이오드 및 트랜지스터 기술, 광통신, 광 검출기 등의 개발에 적용과 접근이 가능하다. 외부전원이나 배터리 없는 초소형의 사물인터넷 리모트 센싱시스템 개발을 목표로 하고 있다.

에너지수확 및 광 검출성능(응답속도, 스위칭속도), 노이즈 저감, 소자의 안정성, 소자설계와 패키징 기술의 개선 및 원천기술 확보가 우선시돼야 한다. 또 SbSI 소재의 압전 및 광전자 소자 적용은 기술의 도입기에 해당, 향후 3년간의 연구개발 성과 여부에 따라 상용화 여부가 결정될 것으로 판단된다.

 

- 연구를 시작한 계기나 배경은?

▲ 지리적으로 격리되고 고립된 지역의 전력공급 및 센싱시스템을 위한 외부 전원이 필요 없도록 자연환경을 이용해 에너지 발생 및 저장에 기반한 자가 구동 센싱 시스템의 가능한 방법을 모색한 것이 계기가 됐다.

기존 연구와는 차별화해 일상적으로 버려지는 기계적인 에너지와 빛 에너지의 동시 활용이 가능하고도 외부전원이 필요 없는 센서를 개발하던 중 AVBVICVII족 물질의 강유전-반도체-광특성이 예상되는 SbSI 소재의 특성을 이용, 나노발전기를 처음으로 제작했다. 이어 자가발전 및 광검출의 동시구현이 가능한 새로운 소자개발에 적용하게 됐다.

 

- 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은?

▲ 후속연구에서는 다른 다양한 원소의 AVBVICVII 족 화합물의 조성에 의한 자가 구동 광검출 소자의 개량 및 상용화 통하여 지역 및 사회에 공헌하고 먹거리를 창출할 수 있는 가시적인 성과를 도출했으면 한다.

 

- 기타 특별한 에피소드가 있었다면?

▲ 주변의 열악한 환경에 굴하지 않았다. 이 주제에 관해 여러 번에 걸친 수정 및 보완실험을 통해 장기적 안목으로 포기하지 않은 것이 좋은 결과를 도출한 것으로 판단된다. 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
'생수 2000원' 노점, 3일 영업정지 [서울=뉴스핌] 최문선 기자 = 손님에게 생수를 2000원에 판매해 '바가지' 논란을 빚은 광장시장 노점이 영업 정지 처분을 받았다. 24일 광장시장 노점 상인회에 따르면 해당 노점은 상인회 징계에 따라 지난 22일부터 이날까지 3일간 영업을 중단했다. 서울 종로구 광장시장. [사진 = 뉴스핌DB] 논란은 한국에 거주하는 외국인 유튜버가 올린 영상에서 시작됐다. 영상에는 문제의 노점에서 물을 요청하자 상인이 500㎖ 생수를 건네며 가격을 2000원이라고 안내하는 장면이 담겼다. 해당 노점은 메뉴판에 생수 가격을 2000원으로 표시했지만, 시중가보다 두 배가량 비싸다는 점에서 비판이 이어졌다. 실제로 광장시장 내 다른 노점들은 대부분 생수를 1000원 수준에 판매하는 것으로 알려졌다. 상인회 관계자는 이번 논란과 관련해 "노점 특성상 1.8ℓ 생수를 구매해 컵에 따라 제공하는 경우가 있는데, 외국인들이 이를 먹다 남은 물로 오해하는 일이 있었다"고 설명했다. 이어 "노점들이 개인사업자라 가격을 일괄적으로 정하기는 어렵지만, 이번 일을 계기로 적정 가격에 판매하는 방향으로 개선될 것으로 본다"고 밝혔다. moonddo00@newspim.com 2026-04-24 21:26
사진
세계 최대규모 베이징모터쇼 개막 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 세계 최대 규모의 베이징 모터쇼가 24일 개막했다. 이날 개막한 베이징 모터쇼는 다음 달 3일까지 10일 동안 진행된다. 베이징 모터쇼는 2년에 한 번 개최된다. 그동안 국제 전람 센터에서 개최되었던 베이징 모터쇼는 참여 기업이 증가하면서 국제 전시 센터에서도 동시에 개최됐다. 이로 인해 전시 면적은 기존의 20만㎡에서 38만㎡로 확장됐다. 이는 모터쇼로는 사상 최대 규모다. 베이징 모터쇼에는 21개국의 1000여 개 자동차 제조업체와 부품 제조업체가 참여한다. 전시 기간 동안 약 100만 명의 방문객이 찾을 것으로 예상되고 있다. 모터쇼에는 모두 1451대의 차량이 전시된다. 이 중 세계 최초 공개 모델(월드 프리미어)은 181대다. 2년 전 모터쇼의 117대에 비해 대폭 늘어났다. 콘셉트카는 71대가 전시된다. 중국 최대 자동차 업체인 비야디(BYD, 比亞迪)는 9분 만에 완전 충전이 가능한 배터리를 선보였다. 해당 배터리를 장착한 차량은 한 번 충전으로 830㎞ 주행이 가능하다. 중국 업체인 체리 자동차는 50가지 이상의 모델을 전시한다. 특히 체리 자동차는 새로 개발한 서브 브랜드인 '쭝헝(縱橫)'이 처음으로 공개되었다. 쭝헝은 럭셔리 하이브리드 오프로드 차량 브랜드다. 지리(吉利)자동차는 산하 브랜드 제품들을 대거 전시했으며, 별도로 기술 전시 부스를 마련해 자율 주행 기술을 선보였다. 스마트카 솔루션을 개발하고 있는 화웨이도 부스를 만들어 20여 대의 차량을 전시했다. 화웨이는 창안 자동차, 둥펑 자동차, 베이징 자동차, 상하이 자동차, 광저우 자동차, 체리 자동차, 제일 자동차, 장화이 자동차 등 8대 국영 자동차 기업과 제휴하여 차량을 출시하고 있다. 이 밖에도 모터쇼에서는 현대차, 폭스바겐, 메르세데스-벤츠, BMW 등 글로벌 자동차 브랜드들도 총출동했다. 폭스바겐 그룹은 폭스바겐, 제타, 아우디를 포함해 총 4개 브랜드 산하 10개 모델을 선보인다. 특히 폭스바겐은 중국 전기차 업체 샤오펑과 협업해 개발한 ID.UNYX 모델의 첫선을 보였다. 폭스바겐 그룹은 올해 순수 전기차, 플러그인 하이브리드차 등 신에너지차(NEV) 20여 대를 출시하는 등 중국 시장 공략을 가속할 구상이다. 메르세데스-벤츠는 중국 자율 주행 기업 모멘타의 자율 주행 기술을 탑재한 신형 S클래스를 전시했다. 현대차는 이번 모터쇼에서 중국 시장에 출시할 아이오닉 전기차 양산 모델의 디자인 및 상품 정보를 처음 공개했다. 구매부터 유지 보수까지 전 과정을 아우르는 전기차 판매 및 서비스 방안도 발표했다. 24일 개막한 베이징모터쇼에서 샤오미의 부스에 취재진이 몰려있다. [사진=시나웨이보 캡처] ys1744@newspim.com 2026-04-24 15:27
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동