박재영 교수 연구팀(전자공학과), 

IEEE MEMSPower MEMS 국제학술대회 논문상 수상

본교 박재영 교수 연구팀(전자공학과)은 지난 2022년 12월 12일부터 15일까지 미국 유타에서 미국전기전자기술협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers, 이하 IEEE’)가 주최한 ‘제 21회 Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications 2022’ 에서 최우수논문상(포스터 부문, 쿠마르 석박통합과정) 수상과 2023년 1월 15일부터 19일까지 독일 뮌헨에서 개최된 ‘제 36회 Micro Electro Mechanical Systems 2023’에서 우수논문상(구두발표 부문, 장새붕 박사과정) 을 수상하였다.

<왼쪽부터 전자공학과 장세붕 박사과정, 박재영 교수, 쿠마르 석박통합과정>

쿠마르 학생이 발표한 논문은 나노발전기와 에너지 저장 디바이스를 별도의 정류 회로 없이 통합하여 에너지 손실을 줄이고 복잡한 회로를 단순화시키는 친환경 에너지 저장기술이다. 본 연구에서는 마찰전기 나노 발전기(Triboelectric Nanogenerator, 이하 TENG)와 에너지 저장을 위한 슈퍼캐패시터가 하나의 유닛으로 결합된 자가충전 슈퍼캐패시터 파워셀(Supercapacitor Power Cell, 이하 SPC)을 개발하였다. TENG에서 생성된 전기 에너지를 정류 회로 없이 슈퍼커패시터에 저장하기 때문에 에너지 손실이 크게 감소한다. 또한, 자가 충전 SPC의 TENG 부분은 2.5 mW의 전력을 발생시킬 수 있으며, 이는 SPC를 9초 이내에 최대 전압 210 mV까지 충전할 수 있다.

한편,?이번 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구사업?(NRF?2020R1A2C2012820)과 산업통상자원부의 산업기술현신사업(RS-2022-00154983)의 지원으로 수행되었다.

<정류회로 없이 에너지 저장 가능한 나노발전기 기반 슈퍼 캐패시터 파워 셀과 측정 결과>

장세붕 학생이 발표한 논문은 마찰전기 기반의 고성능의 무전원 압력센서(self-powered toroidal triboelectric sensor, 이하 STTS) 기술이다. 3D 프린팅 기술로 제작된 피라미드 배열의 맥신/에코플렉스 나노복합체를 손가락 피부와 음극 마찰전기층 사이의 최소공간을 만들기 위해 사용함으로써 압력센서의 제작공정을 단순화시키면서 성능을 고도화 및 착용성을 크게 향상시켰다. 개발된 STTS는 높은 유연성, 높은 마찰전기 피크-피크 전압(19.91 V) 출력, 높은 감도(0.088 VkPa-1), 넓은 압력 검출 범위(0-120 kPa)를 나타냈다. STTS는 손가락에 쉽게 착용할 수 있어 가상현실 게임을 위한 다양한 손가락 움직임과 인간-기계 인터페이스(HMI) 제어를 정확하게 감지할 수 있다.

한편,?이번 연구는 정부(산업통상자원부)의 재원으로 한국산업기술진흥원의 산업혁신인재성장지원사업(P0002397)과 한국산업기술평가관리원을 통해 산업통상자원부의 산업기술현신사업(RS-2022-00154983)의 지원으로 수행되었다.

<골무형태의 마찰전기 기반 고성능 무전원 유연압력센서와 측정 결과>