울산과학기술원(UNIST) 기계공학과가 접착력과 전기 출력을 함께 제어할 수 있는 마찰전기 발전 필름을 개발했다고 22일 밝혔다.

정훈의 교수팀이 개발한 이 필름은 붙였다 떼는 간단한 동작만으로 전기 신호를 생성한다. 얇은 필름 한 장으로 문이 열리는 순간 경고음을 울리고, 액자가 떨어지기 전 스마트폰에 알림을 보내는 것이 가능하다. 컨베이어 벨트가 역방향으로 돌면 즉시 기계를 정지시킬 수도 있다.

이 기술은 두 물질이 접촉했다 분리될 때 전하 이동으로 전기를 발생 시키는 마찰 전기 발전 원리를 접착 필름에 적용한 것이다. 별도 전원장치 없이도 전기 신호를 만들어낸다.

필름에 새겨진 'ㄷ'자 형태의 절개 패턴이 핵심이다. 이 패턴 덕분에 기존 필름보다 접착력은 35배 이상, 전기 출력은 약 13배 강해졌다. 손으로 누르거나 물체가 살짝 떨어지는 등 짧은 움직임으로도 강한 전기 신호를 발생 시킨다.

제1저자 이희진 연구원은 "절개 패턴은 균열 진행 방향을 제어하고 순간적인 접착력을 높이는 역할을 한다"며 "균열이 연결부에서 멈췄다가 반대 방향으로 다시 진행할 때 빠르게 분리되면서 전기 출력이 크게 증가하는 현상을 이용했다"고 설명했다.

절개 패턴의 방향과 배열을 조정하면 붙는 방향이나 위치에 따라 출력과 접착력을 다르게 설계할 수 있는 것도 장점이다.

연구팀은 실제 활용 가능성도 입증했다. 문틈에 부착한 필름이 문이 열리는 순간 전기 신호를 발생 시켜 경고음을 울리는 시스템을 구현했다. 벽에 붙인 액자의 박리 움직임을 감지해 스마트폰으로 경고를 전송하는 시스템도 제작했다.

또 컨베이어 벨트에 부착한 필름이 정상 회전에는 반응하지 않다가 역방향 회전 시에만 전기 신호를 발생 시켜 기계 이상 작동을 중단하도록 하는 시스템도 개발했다.

정훈의 교수는 "이번 기술은 접착 필름을 단순히 붙였다 떼는 도구가 아니라, 스스로 전기 신호를 만들어내는 스마트 센서로 전환한 것"이라며 "배터리 없이도 감지와 신호 생성을 동시에 수행할 수 있어 단순한 구조의 감지 시스템에 적합하고, 웨어러블 센서나 도난 방지 장치, 산업용 안전 시스템 등 다양한 분야로의 응용이 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구는 세계적 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 6월 11일 게재됐으며, 한국연구재단과 과학 기술정보통신부의 지원을 받아 수행됐다.