DGIST 김회준 교수팀, 코코넛 껍질 섬유 압전특성 활용 '유연한 에너지 하베스팅 소자' 개발

마니샤 사후씨·김회준 교수.(사진 왼쪽부터)

대구 DGIST 로봇 및 기계전자공학과 김회준 교수와 마니샤 사후 박사과정생이 버려지는 코코넛 껍질 섬유의 압전 특성을 활용한 유연한 에너지 하베스팅 소자를 개발했다고 지난 5일 밝혔다.

친환경 에너지원으로서의 활용 가능성을 제시할 것으로 기대된다. 단단한 껍질은 수세미와 같은 용도로 비행기 엔진 청소 등에 적용되고 있지만 수요에 비해 버려지는 양이 월등히 많다. 이로 인해 매년 2억5천만t의 코코넛 껍질이 버려져 지구온난화와 토지 환경오염의 주범으로 꼽힌다.

이에 김 교수 연구팀은 단단한 코코넛 껍질의 섬유에서 균일한 결정을 가진 형태로 구성된 셀룰로오스 구조를 관찰했다. 방향성을 지닌 셀룰로오스 나노결정은 압전성을 지니고 있어 다양한 에너지 또는 자가발전 센서로 활용할 수 있다.

김 교수 연구팀은 이를 활용해 코코넛 껍질의 섬유로부터 고순도의 파우더를 추출하는 공정을 통해 압전 나노파우더를 확보하고 이를 압전 폴리머인 PVDF에 적용해 고효율 압전 에너지 하베스터를 개발했다.

김회준 교수는 "개발한 코코넛 껍질 기반 에너지 하베스터를 이용한 소형 전자기기 및 기침 패턴 분석은 외부 전력 없이 개발된 에너지 소자만으로 가능했다"며 "친환경 소재에도 우수한 압전 특성이 존재해 기존 재료의 한계를 뛰어넘을 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 우수신진연구, DGIST 기본사업의 지원을 통해 이루어졌으며 친환경 에너지 분야 국제 학술지인 'Sustainable Materials and Technologies'에 게재됐다.

박종문기자 kpjm@yeongnam.com