[ 사진. 신소재공학과 조용수 교수] 

공과대학 신소재공학과 조용수 교수 연구팀(제1저자 김다빈 통합과정 학생, 공동저자 박관현 석사과정 학생)이 페로브브스카이트 구조를 갖는 무기할라이드 화합물에서 고효율의 압전에너지 하베스팅 특성을 구현하는데 성공했다.

압전에너지 하베스팅 (piezoelectric energy harvesting)은 신재생에너지 변환기술의 하나로서 진동이나 응력 등 기계적 자극을 전기에너지로 바꾸는 기술이다. 본 연구에서는 기존에 알려진 압전 화합물과 다른 무기 할라이드 화합물(CsPbBr3)을 적용, 세계 최초로 최적화한 대면적의 에너지 하베스터에서 16V와 600 nA의 매우 우수한 전기에너지를 얻는 데 성공했다. 할라이드 화합물은 저온에서 합성 공정이 가능하고 휘어지는 플렉시블 소자로서의 적용이 용이하여 태양전지, 광검출기, 퀀텀닷 분야에서 세계적으로 연구가 가장 활발하게 진행되고 있는 신소재 중 하나다.

본 연구에서 얻어진 우수한 압전 특성 구현의 메카니즘을 설명하기 위해 전기장을 가해줌에 따라 할라이드 결정구조에서 원자간 결합거리와 결합각의 변화를 추정해서 기존의 연구에서 규명하지 못했던 새로운 소재에서의 octahedral distortion 발현기구를 제시했다. 또한 신체의 움직임에 따른 전기적 신호를 유도하는 생체 센서로서 적용하여 손가락이나 손목의 움직임, 하품이나 기침 시에도 각 움직임에 따른 고유한 전기 신호를 검출할 수 있음을 실험적으로 증명하였다. 무기계 할라이드에서 기대하지 못했던 큰 압전 특성을 최초로 제시하면서 각종 센서, 엑츄에이터, 트랜스듀서, 제너레이터 분야에서 플렉시블 소자로서의 다양한 응용 확장이 기대된다.

[ 사진. 좌로부터 신소재공학과 조용수 교수(교신저자), 박관현 석사과정생(공동저자), 김다빈 통합과정생(제1저자) ] 

본 연구는 그 연구결과의 우수성을 인정받아 영국화학학회에서 발간하는 에너지/환경분야 최고의 학술지인 Energy & Environmental Science (IF=30.289) 7월호에 게재되었고 표지논문으로 선정됐다.

출처 : 연세소식 627호 기사