수분량 따라 유리창 색 변해…포스텍·카이스트 연구팀, 자가발전 수분센서 개발

  • 김기태
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  • 입력 2020-05-26   |  발행일 2020-06-01 제24면   |  수정 2020-05-26
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노준석 포스텍 교수

【포항】주변의 수분량에 따라 색이 변하는 스마트 윈도우 기술을 국내 연구팀이 개발했다.


포스텍은 26일 포스텍 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 화학공학과 통합과정 장재혁씨, 아이잔 이즈무하노바(Aizhan Ismukhanova)씨와 카이스트 기계과 박인규 교수 공동 연구팀이 키토산 기반의 하이드로겔을 이용한 금속―아이드로겔―금속 공진기 구조를 이용해 가변형 컬러 필터를 개발하고 이를 태양전지와 결합해 자가발전 수분센서를 개발했다고 밝혔다.


기본원리는 빛을 이용해 주변의 변화를 감지하고 이를 디지털 신호로 변환하는 것이다. 심전도, 대기질, 거리 측정 등 우리 생활에 이미 많이 활용되고 있다. 

 

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포스텍 화학공학과 통합과정 장재혁씨.

연구팀은 키토산 하이드로겔을 금속-하이드로겔-금속 형태로 제작하면 주변 습도에 따라 실시간으로 투과되는 빛의 공진 파장이 변함을 발견했다. 키토산 하이드로겔이 주변의 습도 변화에 따라 팽창과 수축을 반복하기 때문이다. 이에 외부습도에 따라 공진 파장이 변하는 금속-하이드로겔-금속 구조를 이용한 ‘수분 가변형 파장필터’를 태양전지와 결합시켜 빛에너지를 자가전력으로 전환할 수 있는 ‘수분 센서’를 만들었다.

 


필터의 공진파장을 태양전지의 흡수도가 급격하게 변하는 파장대와 겹치도록 했다. 이 필터는 수분량에 따라 태양전지의 빛 흡수량이 변하고, 이 변화에 따라 전류변화로 이어져 주변 습도를 감지 할 수 있도록 설계됐다. 


개발된 센서는 기존 광학 습도센서와는 다르게 자연광·LED·실내조명 등 빛의 종류와 관계없이 작동했다. 또한 외부 전원이 필요 없을 뿐만 아니라 필터의 색 변화에 따라 습도를 예측할 수 있다는게 연구진의 설명했다.


연구를 주도한 노준석 교수는 “이 기술은 전원을 공급할 수 없고, 원자력발전로와 같이 사람의 손이 닿기 어려운 곳에서 사용될 수 있는 센싱 기술”이라며 “외부습도를 감지해 작동하는 수분센서나, 습도에 따라 색을 바꾸는 스마트 윈도우 등 IoT 기술과 결합이 된다면 더 큰 시너지를 낼 것”이라고 말했다.
김기태기자 ktk@yeongnam.com

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