하태준 교수(전자재료공학과) 연구팀, 

Self-poled MoS2@PVDF 박막을 기반으로 출력 성능이 향상된 

유연 마찰전기 나노발전기 개발

- 국제 저명 학술지 ACS Nano (IF : 18.027, JIF ranking: 94.35%) 저널 커버 선정 -

(좌측부터) 박사과정 Bhavna Hedau, 하태준 교수, 석박사 통합과정 강병철

본교 하태준 교수(전자재료공학과)연구팀은 이황화 몰리브덴(Molybdenum disulfide, MoS2)과 플루오르화 폴리비닐리덴 (PVDF)을 기반으로 self-poled MoS2@PVDF 박막을 제작하고 이를 적용하여 출력 성능이 향상된 유연 마찰전기 나노발전기를 개발하는데 성공하였다. 이번 연구 결과는 American Chemical Society에서 발행하는 나노 과학 및 나노 소재 기술 분야에서 최상위 국제 학술지인?ACS Nano (IF : 18.027, JIF ranking: 94.35%) 에 Enhanced Triboelectric Effects of Self-Poled MoS2-Embedded PVDF Hybrid Nanocomposite Films for Bar-Printed Wearable Triboelectric Nanogenerators 제목으로 게재되었으며Supplementary journal cover에 선정되었다.

(참조: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c06257)

기존의 압전, 열전, 태양열 발전에 비해, 마찰전기 나노발전기는 미래 전자 및 에너지 산업에서 활용이 기대되는 기술로 주목 받고 있다. 그러나, 기존 마찰전기 나노발전기는 높은 전압 출력 대비 상대적으로 낮은 전류 출력 특성으로 인해서 안정적인 전원 소자로서 활용하는데 한계가 존재하였다. 이에 하태준 교수(전자재료공학과)?연구팀은 이황화 몰리브덴을 이용하여 유전 분극을 자기 정렬화시킨 PVDF@MoS2 복합나노소재를 개발하였으며 바코팅(Bar-coating) 기술 및 최적화된 post-annealing 공정을 도입하여 얇으면서도 유연한 고성능 마찰전기 나노발전기를 구현할 수 있었다. 개발된 마찰전기 나노발전기는 비정렬된 PVDF 대비 3 배 높은 전압 출력과 10 배 이상 높은 전류 출력 성능을 보여주었으며, 자기 정렬화시킨 PVDF@MoS2 기반 나노 발전기를 활용하여 스마트 워치 및 스마트폰 충전 회로를 구현하는 등 다양한 모바일 전자기기들을 운용하기 위한 동작 전원으로서의 energy harvesting 기술 가능성을 성공적으로 시연하였다.

한편, 이번 연구는 본교 하태준 교수 연구실 단독 연구로 진행되었으며, 미래창조과학부가 주관하는 한국연구재단 중견연구지원 사업으로 수행되었다. 또한, 첨단 나노 소재 기반 에너지 연구와 관련된 마찰전기 나노발전기 특허 출원을 완료하였다.

Self-poled MoS2@PVDF 기반 마찰전기 나노 발전기의 전력 생산 결과 및 이를 활용한 

스마트폰, 스마트 워치 충전 기술 시연 결과

ACS Nano에 게재된 커버 이미지