눈 깜빡임으로 전기 만들어낸다

2022-05-18 10:33:11

순간적으로 눈을 깜빡거리는 아주 미세한 신체의 움직임에서 전기를 얻는 기술이 개발됐다.

약 4μm(마이크로미터, 1μm는 100만분의 1m)의 두께를 가진 아주 얇은 소자(素子)로 피부에 부착해 사용이 가능하다. 무겁고 단단한 건전지를 대신해 원격 의료진단기기 에너지원으로 활용이 가능할 것으로 기대된다.

국외의 한 연구팀이 10일 이같은 초박막 압전소자를 개발했다고 밝혔다. 압전소자는 진동이나 압력, 외부충격을 가해 전기에너지로 변환하는 원리를 가진 소자다. 호흡이나 눈 깜빡임과 같은 인체의 작은 움직임을 효과적으로 감지해 전기를 만들어낸다. 그러나 압전소자는 몸에 닿을 시 유해한 물질인 ‘PZT’를 소재로 사용해 인체에 적용하기 위해서는 보호막을 덮어야 한다. 총두께가 증가하는 리유이다. 소자가 두꺼우면 작은 인체 움직임에도 피부에서 떨어져 전기를 얻는 효률이 떨어진다.

연구팀은 압전소자의 소재로 ‘PVDF-TrFE’라는 물질을 발굴했다. 이 물질은 압전특성과 초전특성을 동시에 가지고 있어 압전 변환기나 적외선 감지기로 유용하게 활용이 가능한 물질로 기존 소재와 달리 생체 친화적이다. 이 때문에 보호막을 덮을 필요도 없어 초박막 형태로 압전소자를 만들 수 있다는 게 연구팀 설명이다.

  연구팀은 “약 1만번의 변형에도 성능 저하 없이 에너지를 얻을 수 있다.”며 “동일한 조건의 두꺼운 기판의 소자보다 전기를 얻는 효률이 10배 정도”라고 말했다. 이 압전소자의 에너지 전환 효률은 18.85%로 나타났다. 인체의 작은 움직임에서 발생되는 에너지로 장시간 생체 신호를 측정하는 감지기에 전원을 공급할 수 있는 신개념 에너지 소자라고 연구팀은 소개했다. 무겁고 단단한 건전지를 대체할 가능성이 있다고도 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘나노 에너지’에 5일 온라인으로 공개됐다. 외신

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