국내 연구진이 옷 같은 의류에서 발생하는 마찰력을 이용해 전기를 만들어 웨어러블 기기에 전원을 공급할 수 있는 기술을 개발했다.

한국전기연구원 나노융합연구센터 연구진은 의류에서 발생하는 마찰력을 이용해 전기를 만드는 나노발전기와 만들어진 전기를 저장하고 이를 웨어러블 전자기기에 공급해주는 마이크로 슈퍼 커패시터가 결합된 자가충전 전원공급 소자를 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’에 실렸다.

옷이나 신발, 시계 등 다양한 형태로 몸에 착용이 가능한 웨어러블 전자기기는 외부 전력을 공급받아 배터리에 충전해 사용하는 방식이 쓰이고 있다. 웨어러블 기기의 경우 배터리 용량 때문에 장시간 사용이 어렵다는 단점이 있어 기기 자체가 전력원이 돼 전기를 스스로 생산하고 공급하는 방식에 대한 연구가 활발하다.

기존에도 마찰 전기를 이용한 나노발전기가 개발된 적은 있었지만 안정적으로 전기를 저장하고 전달해 전원을 공급하는 소자는 없었다. 연구팀은 전기전도성이 우수한 단일벽 탄소나노튜브와 신축성 있는 고분자 물질을 섞어 전류를 전달하는 집전체는 물론 에너지를 저장하는 전극 역할까지 동시에 수행할 수 있는 소자를 개발했다. 연구팀은 이번에 개발한 소재를 이용한 성능검사를 실시한 결과 1만회 이상 사용해도 견딜 수 있을 정도로 내구성이 뛰어난 것으로 확인됐다.

이번 기술은 군사용 초경량 전지와 극한 환경에서 생존에 필요한 전기를 현장에서 직접 생산해 활용할 수 있기 때문에 국방이나 레저 분야에서 활발히 사용될 것으로 기대되고 있다. 특히 군복, 군화, 군모, 전투용 배낭 등에서 발생하는 마찰력으로 전기를 생산할 수 있고 레저분야에서는 등산복에 자가충전 전원공급 소자를 적용하면 긴급 상황에서 손전등이나 스마트폰 등 스마트 기기 전력원으로 쓰일 수 있을 것으로 보인다.

연구를 이끈 박종환 전기연구원 박사는 “마찰력으로 인한 전기 생산부터 저장, 공급까지 통합적으로 수행할 수 있는 소자를 완전 신축형으로 만든 것은 처음”이라며 “추가연구를 통해 소자의 효율성과 성능을 높여 웨어러블 전자기기의 경량화와 휴대성을 높이도록 할 것”이라고 말했다.