이상민 중앙대 교수 연구팀이 별다른 장치 없이도 전자제품 사용에 필요한 직류 출력을 발생시킬 수 있는 정전소자를 개발하는 데 성공했다. 기존 정전소자의 한계로 여겨졌던 전기 손실, 부피 증가 등의 문제도 해결함에 따라 차후 다양한 분야에서의 응용사례가 나올 것으로 기대를 모은다.

중앙대학교(총장 박상규)는 이상민 기계공학부 교수와 김동창 대학원생, 정지훈 박사 연구원이 정전소자의 전기적 방향을 바꿔 효율을 한층 높인 '교류/직류 변환이 가능한 막대 타입 동적 전극 정전소자'를 개발했다고 9일 밝혔다.

정전소자(Triboelectric Nanogenerator)는 두 물질이 마찰할 때 일어나는 서로 다른 성질을 가진 표면전하들이 일으키는 정전기 유도현상을 이용한 에너지 발생 장치다.

이 교수 연구팀은 기계적인 움직임으로 금속링과 막대 형태의 절연체를 마찰시켰다. 이를 통해 금속 표면의 강화된 전기장으로 공기 분자를 이온화해 전자가 직접 전극으로 이동토록 했다. 그 결과 피크 개로 전압 75V, 피크 폐회로 전류 15mA의 높은 출력을 형성하는 데 성공했다.

또한, 이 교수팀은 막대 타입 정전소자에 추가 방지막 장치를 설치해 동적 전극의 움직임을 제한시킴으로써 정류기 회로 없이도 교류를 직류 출력으로 변환해 커패시터(capacitor, 축전기) 충전이 가능하다는 점도 입증해 냈다.

이 교수팀의 자세한 연구 내용은 'AC/DC Convertible Pillar-Type Triboelectric Nanogenerator with Output Current Amplified by the Design of the Moving Electrode(AC/DC Convertible Pillar-Type Triboelectric Nanogenerator with Output Current Amplified by the Design of the Moving Electrode)' 논문을 통해 확인 가능하다. 해당 논문은 인용 지수(Impact factor) 29.368을 기록한 국제 저명 학술지 '어드밴스트 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)'에 게재됐다.

이 교수는 "교류·직류의 출력을 변환시키는 막대 타입 고출력 정전소자 연구를 통해 기존 정전소자의 한계를 극복했다. 추후 많은 응용을 통해 다양한 분야에서 사용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.