[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 스마트 센서의 전력 공급원으로 태양광이나 인공광선의 광전압 효과를 활용하거나 바람, 심장 박동, 인간의 움직임과 같은 물리적 진동의 압전 효과를 활용해 재사용 에너지를 얻는 방식에 대한 연구가 활발히 진행돼 왔다. 

최근 국내 연구진이 차세대 반도체 물질을 이용한 저차원 나노구조를 개발해 압전 효과와 광전압 효과를 동시에 거둘 수 있는 ‘에너지 수확(Energy Harvesting)’ 장치의 가능성을 입증해 주목받고 있다. 

3일 한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권)에 따르면 KIST 광전소재연구단 송진동 박사팀은 연세대 물리학과 조만호 교수팀과의 공동연구를 통해 기존의 빛에 의한 전기 생산 기능에 물리적 진동에 의한 전기 생산 기능을 함께 수행할 수 있는 물질을 개발했다. 

화합물 반도체 물질 IInGaAs 나노선을 이용해 빛에 의한 광전자 에너지 생산과 바람에 의한 압전 특성을 동시에 수확할 수 있는 모식도. 2018.09.03. [자료=KIST]

연구결과는 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 최신호에 게재됐다. 

이번 연구는 태양전지용으로 사용되는 나노선 구조 반도체의 원자 구조 배열을 압전 현상이 발생하는 구조 배열로 조절하는 문제가 관건이 됐다.

연구진은 하나의 물질에서 태양전지의 태양광 에너지 확보 효과와 물리적 압력 혹은 진동을 통한 압전 특성을 활용한 에너지 수확 효과를 동시에 거둘 수 있는 가능성을 입증했다.

특히 이번 연구는 낮에는 주로 태양전지로 사용하고 빛이없는 밤에는 압전으로 에너지를 흡수하는 방식으로 빛이 없는 환경에서 에너지를 만들 수 있다는 측면에서 응용 및 활용 범위가 넓을 것으로 전망된다. 

또한 이번 기술은 향후 우리 주변 스마트 센서의 전력 공급에 활용 가능한 동시에 빛과 소리를 동시에 기록하는 새로운 입력 소자로도 활용 가능할 전망이다.

KIST 광전소재연구단 송진동 박사

송진동 박사는 “이번 연구결과를 바탕으로 차세대 스마트 센서의 전력공급원으로의 활용을 기대한다”며 “향후 외투 같은 웨어러블 장비에 응용된다면 사람 주변에 장착된 센서를 작동시키는 전원 역할을 할 것으로 예상한다”고 말했다.

kimys@newspim.com)