늘어났다 줄어들며 전기 만드는 ‘스타킹 전자소재’

국내 연구진이 마치 스타킹처럼 신축성이 뛰어난 전자소재를 개발했다. 이건재 KAIST 신소재공학과 교수팀은 최대 3배까지 늘어났다 줄어들면서 전기까지 만드는 고탄성 ‘나노자가발전기’를 개발하고 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 3월 30일자에 발표했다. 최근 휘었다가 펴지는 플렉서블 전자소재들이 잇따라 개발되고 있지만 잡아당겼을 때 늘어났다가 줄어드는 탄성까지 갖춘 소재는 만들기 어려웠다. 기존에 개발된 소재들은 약 10% 정도 늘어났다가 원상태로 돌아가는 데 그치는 정도였고 그마저도 100회 이상 잡아당기면 망가지는 경우가 많았다. 연구진은 힘을 가하면 전기를 발생시키는 압전소자를 이용해서 고탄성 발전기를 만들었다. 여기에 은나노선을 그물망처럼 연결해 늘어났다가 줄어드는 신축성이 뛰어난 전극을 덧붙여 자가발전소재를 완성했다. 소재를 늘릴 때 생산된 전기를 전극에 저장해 원하는 용도로 사용할 수 있게 만든 것이다. 연구진이 개발한 고탄성 나노자가발전기는 최대 3배까지 늘어나면서 4V의 전압을 발생시킨다. 이는 지름 5mm가량의 발광다이오드(LED) 하나를 작동시킬 수 있는 수준이다. 또 이 나노자가발전기는 100회 이상 잡아당겨도 망가지지 않고 전기적인 성능이 안정적으로 유지됐다. 이 교수는 “전자피부를 비롯한 웨어러블 전자장치를 만들기 위해서는 불규칙한 표면에 잘 달라붙게 휘어져야 할 뿐 아니라 인체 움직임에 따라 늘어났다 줄어드는 탄성도 갖춰야 한다”면서 “전기까지 자체적으로 생산할 수 있다는 점에서 혁신적인 전자소재”라고 말했다.

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