DGIST, 마찰대전 발전 효율 4배 높인 고분자 전해질 기술 개발

(왼쪽부터)DGIST 이주혁 교수, 주현서 박사과정생, 금오공과대학교 이원호 교수, 박수진 석사과정생./DGIST 제공

DGIST(대구경북과학기술원) 에너지공학과 이주혁 교수팀과 금오공과대학교 이원호 교수팀이 공동연구를 통해 마찰대전 발전 소재의 극성을 정밀하게 제어하는 고분자 전해질 기술을 세계 최초로 개발했다. 

이 기술은 기존 대비 최대 4배 높은 출력을 구현하며, 열적 안정성과 내구성도 크게 향상시켰다. 

연구 결과는 재료과학 분야 권위지 ‘Advanced Materials’(IF: 27.4) 10월 표지논문으로 게재됐다.  

연구팀은 이온이 고분자 사슬에 고정된 ‘이온 고정형 고분자 전해질’을 설계해 마찰대전 극성을 원하는 방향으로 조절하는 데 성공했다. 기존 이온성 액체 기반 소재는 누액, 환경 불안정성, 내구성 저하 등의 한계가 있었으나, 새로운 고분자 전해질은 이러한 문제를 해결하면서도 출력 안정성을 확보했다.  

실험 결과, 양이온 고분자(P(MA-A⁺20)TFSI⁻)는 기존 소재(PMA) 대비 2배 높은 83V의 출력을, 음이온 고분자(P(S-S⁻10)Na⁺)는 기존(PS) 대비 4배 높은 34V의 출력을 기록했다. 또 60℃ 고온 환경에서 일주일 이상 출력 저하 없이 안정적으로 작동해 열적 안정성도 입증했다.  

이주혁 교수는 “고분자 구조 설계를 통해 마찰대전 극성 자체를 제어할 수 있는 개념을 제시한 점이 이번 연구의 핵심 성과”라며 “차세대 에너지 하베스팅 소자 개발에 새로운 방향성을 제시할 것”이라고 밝혔다.  

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 ‘나노미래소재원천기술개발사업’ 지원을 받아 수행됐으며, DGIST 주현서 박사와 금오공대 박수진 연구원이 공동 제1저자로 참여했다.  

/김락현기자 [e-mail]