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성균관대 백정민 교수 연구팀, 마찰 전하 유동(Drift) 현상 세계 최초로 밝혀
성균관대 백정민 교수 연구팀, 마찰 전하 유동(Drift) 현상 세계 최초로 밝혀
  • 배지우
  • 승인 2023.01.31 09:29
  • 댓글 3
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- 마찰 전하의 유동 현상 규명을 통해 전하 밀도의 이론적 수치에 근접
- 국제적 학술지 Energy & Environmental Science 2023년 1월 온라인 게재

성균관대학교(총장 유지범) 신소재공학부 백정민 교수 연구팀이 마찰 전하의 유동(Drift) 현상을 세계 최초로 규명하였으며 이를 통해 세계 최고 출력의 마찰 발전기를 개발하였다.

성균관대 백정민 교수.
성균관대 신소재공학부 백정민 교수.

서로 다른 두 물질이 마찰할 때 발생하는 접촉 대전(contact electrification) 현상을 이용하여 주변의 기계적인 에너지를 유용한 전기에너지로 변환하는 마찰 발전기는 소형전자기기의 전원공급에 이용됨을 입증했으며, 또한 전자 피부, 터치 스크린, 의료 기기 및 보안 시스템에서 순간적인 자극을 감지하는 데에도 사용되고 있다.

그러나 두 표면 사이의 물리적 접촉에 의해 생긴 마찰 전하는 그 밀도가 낮아 소자 출력이 적고 생성된 전하 또한 대부분 표면에 존재해 온도, 습도 등의 외부의 환경적 요인에 의해 그 수치가 급격히 낮아지는 문제점이 제기되어 왔다.

위의 한계를 돌파하고자, 백정민 교수 연구팀은 실리카(SiO2) 나노입자와 2차원 소재인 몰리브덴 설파이드(MoS2)로 구성된 새로운 양전하 대전체를 제조하여 이론적인 수치에 매우 근접한 세계 최고 수준의 전하 밀도(1,072 uC/m2)를 달성하였다. 이는 실리카와 몰리브덴 설파이드 계면에 존재하는 포텐셜에 의해 마찰 전하가 유동하여 계면에 전하가 축적되는 현상에 기인한 것이다.

이는 방사광 광전자 분광법(Synchrotron Radiation Photoelectron Spectroscopy, SRPES)을 통해 실리카와 몰리브덴 설파이드 계면에 전기 포텐셜(Potential)이 생기고, 이로 인해 마찰 전하가 유동하여 계면에 전하가 축적되는 현상에 의한 것임을 세계 최초로 밝혔다.

이러한 우수한 특성을 바탕으로 세계 최고 수준의 출력(14.75 W·m-2)을 달성하였으며 기존 마찰 발전기 보다 10배 이상 충전 속도를 향상시켰다.

백정민 교수는 “이 연구는 기존 마찰 발전기의 근본적인 한계인 낮은 전하밀도를 소재원천 기술을 통해 획기적으로 개선했다는 데서 큰 의미가 있으며, 안정적이고 높은 소자 출력을 통해 에너지 하베스팅 뿐만 아니라 다양한 센서 기술에도 응용이 가능하다 ”라고 밝혔다.

백정민 교수팀은 이미 관련 국내·외 특허 2건을 출원한 상태이며, 향후 관련 기술을 이용해 다양한 분야에서의 상용화 연구를 진행 중이다.

백정민 교수 연구팀의 이번 연구는 2017년 12월 삼성미래육성사업 후속과제에 의해 지원되었으며, 연구결과는 국제적 학술지인 Energy & Environmental Science (IF = 39.714)에 2023년 1월 온라인 게재되었다.


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윤진한 2023-01-31 17:24:06
하나로, 정권을 담당한 당파와 척족에게 매우 중요한 관직이 유수들이었습니다. 수원화성 행궁등 훌륭한 문화재가 있고, 궁(泮宮,學宮)과 태학(太學)의 별칭을 가져온 성균관(해방후 성균관대가 최고 교육기관 교육담당,성균관은 제사 담당으로 분리)의 정통승계로, 6백년 역사를 국내외에서 인정받는 Royal 성균관대가 자연과학 캠퍼스를 복수체제로 운영하는 경기도청 소재지입니다. 또한 세계적 기업인 삼성전자가 소재하는 도시입니다. 이런 전통적 왕조문화와 현대문화를 잘 이용하여, 여행.관광, 의식주, 교육, 헬스, 청장년의 문화생활, 노인.유아들의 복지등에도 관심을 가져보십시오.

윤진한 2023-01-31 17:22:37
과거와 마찬가지로 앞으로도 교과서 교육은 거의 변할 사유가 없을것입니다. 한국에서는 Royal성균관대(한국 최고대), Royal 서강대(세계사의 교황 윤허반영, 국제관습법상 성대 다음 Royal대 예우)학부 나오면 취업률과 유지취업률이 가장 좋은 자료도 있습니다(대학원에 가서 가서 신학(유교의 하느님을 공부하는 유학이나 서양 가톨릭의 신학등).법학.의학, 문사철 및 경제.경영,기초과학.공학등을 전문 연구하는 Royal성균관대.Royal서강대 출신들이 일정인원이상 배출되는게 바람직합니다.

@ 수원은 정조가 사도세자의 능을 수원으로 이장하고, 고위직의 정 2품 경관직(京官職) 수원유수가 근무하던 곳입니다. 전통적으로 조선의 수도 한양과 가장 밀접한 기호지방의 핵심도시중 하나입니다. 수도를 방어하는 주요도시중

윤진한 2023-01-31 17:20:48
마찰전하 유동현상으로, 세계 최초라! 아주 의미있는 연구입니다. 연구결과를 국내외 특허로 출원하는 방법은, 연구의욕을 높이고, 타분야의 기술발전을 유도하는 방법중 하나입니다. 성균관대 자연과학캠퍼스에는 세계적인 독일의 화학회사 바스프가 입주하여 있습니다.그리고 경기도청 소재지 수원에는 세계적인 삼성전자가 입주해 있습니다.

* 성균관대,개교 6백주년 맞아 개최한 학술회의. 볼로냐대(이탈리아), 파리 1대(프랑스), 옥스포드대(영국), 하이델베르크대(교황윤허,독일),야기엘로니안대(폴란드) 총장등 참석.

* 국사 성균관(성균관대), 한나라 태학.이후의 국자감(베이징대로 승계), 볼로냐.파리대학의 교과서 자격은 변하지 않더군요. 세계종교 유교와 로마 가톨릭도 그렇습니다.교황성하의 신성성도 변하지 않더군요. 과거