서강대학교 전자공학과

전자공학과 윤광석 교수팀, 입을 수 있는 에너지 발전형 복합 센서 개발

- 세계 최초로 수직 운동과 수평 운동을 모두 감지할 수 있는 에너지 발전형 센서 어레이 개발

▶ (왼쪽부터) 윤광석 교수, 김기홍 전자공학과 석사과정

서강대학교 전자공학과 윤광석 교수 연구팀이 나노 소재를 이용하여 유연하고 잘 늘어나는 기능성 끈을 개발했으며, 직물 구조로 가공함으로써 입을 수 있는 형태의 복합 센서 어레이 소자를 개발했다고 밝혔다. 연구 결과는 지난 8월 소자 분야 저명학술지 'International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology (IJPEM-GT) (Impact factor:4.561, JCR 상위 7%)'에 게재 되었으며, 이 논문은 해당 학술지의 8월호 우수 논문으로 선정되었다.

이번에 개발된 소자는 인체의 움직임에 따라 에너지를 생성할 수 있는 발전기능을 구비하고 있으며, 소자가 눌릴 때는 마찰전기 (Triboelectric) 방식으로 전기 에너지를 생성하며, 소자가 늘어날 때는 압전 (Piezoelectric) 방식으로 전기를 생성할 수 있다. 또한, 본 소자는 수직 및 수평의 두 가지 방향의 힘을 감지할 수 있는 센서 기능을 구비하고 있으며, 직조구조에 의해 형성된 정전용량 센서를 이용하여 수직방향으로 눌리는 힘의 크기와 위치를 감지할 수 있으며, 직조된 각 기능성 끈에 내재된 압저항 기능을 이용하여 수평방향으로 늘어나는 힘의 크기, 위치 및 방향을 알 수 있다.

세계 최초로 개발한 이 기술의 핵심은 하나의 소자에서 수직 운동과 수평 운동 모두 힘이 가해졌을 때 전기 에너지를 생성하고, 동시에 움직임을 감지할 수 있다는 것이다. 기존에 개발된 에너지 발전형 센서는 수직 또는 수평 방향 한 방향으로만 에너지 수집 및 움직임 감지가 가능했었다.

본 연구팀은 “인체에서 발생되는 다양한 움직임을 하나의 소자에서 감지가 가능하고 에너지 발전 기능까지 포함되어 있어 외부의 배터리 없이 소자 자체만으로 인체의 움직임을 감지할 수 있는 스마트 의류에 적용이 가능할 것” 이라고 밝혔다.

□ 논문명, 저자정보

- 논문제목: Stretchable Power-Generating Sensor Array in Textile Structure Using Piezoelectric Functional Threads with Hemispherical Dome Structures

- 저자 정보 : 윤광석 교수 (교신저자), 김기홍 박사 과정 (제 1저자)

- International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology (IJPEM-GT)' 2019년 8월 게재

□ 그림 설명

입력 마이크로파에 의해 작동되는 메모리 특성