배진우 한기대 교수팀, 항균성 갖춘 신개념 마찰대전 소재 개발
99.99% 항균성과 고출력 마찰발전 동시 구현
권태혁 기자2024.12.05 16:34
 |
| 배진우 한기대 화학생명공학전공 교수(오른쪽)와 제1저자인 우인선 박사과정./사진제공=한기대 |
마찰전기 나노발전기는 서로 다른 두 물체의 접촉과 분리 과정에서 발생하는 양(+) 전하와 음(-) 전하의 이동 현상을 이용, 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치다. 외부 전원을 필요로 하지 않아 웨어러블 장치의 전원 공급원으로 주목받고 있다. 하지만 웨어러블 기기의 보급이 확대되면서 인체와의 지속적인 접촉으로 세균 오염 문제가 대두됐다.
배 교수팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 원자 이동 라디칼 중합(Atomic transfer radical polymerization, ATRP) 방법을 활용했다. 폴리비닐리덴플로우라이드(PVDF) 공중합체에 4차 암모늄기를 함유한 양이온성 단량체를 도입한 것이다.
연구진이 개발한 소재는 마찰양성(tribopositive) 특성이 증가해 134mW/m²의 전력 밀도를 달성했다. 이는 기존 PVDF 공중합체 대비 24.1배 향상된 수준이다. 또 황색포도상구균과 녹농균에 대해 99.99%의 항균 효과를 보였다.
배 교수는 "이번에 개발한 소재는 우수한 마찰전기 출력과 항균 특성을 동시에 구현했다는 점에서 의미가 있다"며 "세균 오염에 취약한 의료기기, 웨어러블 디바이스 등 항균성 자가발전 소재로 활용될 수 있을 것"이라고 전망했다.
한편 이번 연구는 한국환경산업기술원의 '생태모방 기반 환경오염관리 기술개발사업'과 한국연구재단의 '지자체-대학 협력기반 지역혁신사업'의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 'Chemical Engineering Journal'(IF=13.4, JCR 상위 3.8%)에 게재됐다.
 |
| 4차 암모늄기를 함유한 양이온성 PVDF 공중합체 기반 마찰대전 소재의 개략도./사진제공=한기대 |
<저작권자 © ‘돈이 보이는 리얼타임 뉴스’ 머니투데이. 무단전재 및 재배포, AI학습 이용 금지>
