입력 2025.06.24 10:23
- 산화, 습기 걱정 없는 안정적 소재로 스마트 홈 핵심 기술 활용 ‘기대’
- 세계적 권위 학술지 ‘Advanced Functional Materials’ 저널 게재
한국기술교육대학교(KOREATECH·총장 유길상) 에너지신소재화학공학부 배진우 교수 연구팀이 높은 내구성과 에너지 효율성으로 습기와 물에 노출되어도 안정적으로 센싱과 전력 생산이 가능한 스마트 바닥재를 구현했다.
배진우 교수와 가줄라 프라사드 연구교수(연구책임자), 윤재욱 박사과정생, 우인선 박사과정생이 참여한 신축성이 우수한 에코플렉스 고분자를 사용한 샌드위치형 단일 전극 마찰대전 나노발전기(SWSE-TENG) 연구가 19일 발행된 세계 최고 수준 국제학술지 ‘Advanced Functional Materials’저널 속 뒷 표지(Inside Back Cover) 논문으로도 선정 및 게재됐다.
스마트 홈 기술의 발전으로 안전, 보안, 건강 모니터링이 주거 환경의 필수 요소로 부상하고 있지만, 기존 감시 시스템은 움직임을 기록하는 데 그쳐 실시간 대응이 어렵고 미관상 조화를 해친다는 한계점이 있었다.
이를 대체하기 위해 개발된 기존 스마트 바닥재는 산화로 인한 성능 저하와 습기에 의한 불안정성이라는 특성 때문에 물과 습기에 지속적으로 노출되는 바닥재로 실용화하는데 큰 한계를 보였다.
이러한 한계를 극복하기 위해 배 교수 연구팀은 에코플렉스 기반의 복합소재에 압전특성과 전하 트래핑 능력이 우수한 타이타늄산 바륨(BT)과 불화 그라파이트(FG) 함량을 조절해 감도와 발전 능력이 우수한 나노복합소재를 개발에 성공했다.
새로 개발된 최적화된 나노복합소재는 전극을 감싸는 형태의 SWSE-TENG를 설계하여 주위 온습도 환경변화에 민감하게 반응하지 않아 장시간 개방회로 전압(Voc) 1,000 V, 단락회로 전류(Isc) 25 μA, 전력 밀도 1.55 W/m2라는 우수한 성능 달성에 성공하였다. 또한, 물 세척이 가능하여 지속적인 유지 관리가 가능하며 장기간 구동에도 성공했다.
연구책임자인 배진우 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 스마트 바닥재는 물 세척이 가능하고 습한 환경에서도 안정적으로 작동하는 특성을 갖춰 실용화 가능성이 매우 높다”며 “스마트홈 구현을 위한 핵심 기술로 활용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.
해당 연구는 교육부와 한국연구재단이 지원하는 창의·도전연구기반지원사업과 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 이공분야 기초연구사업 (중견연구)의 지원을 받았다.