[포인트데일리 성창훈 기자] 중앙대학교 기계공학부 학부생이 참여한 연구 성과가 에너지 분야 최상위 국제학술지에 실리며 학계의 주목을 받고 있다.

박상규 총장이 이끄는 중앁대는 기계공학부 소속 전현경(4학년) 학생이 제1저자로 이름을 올린 논문이 SCI급 저널 'Nano Energy'에 게재됐다고 밝혔다.

이상민 교수가 이끄는 연구팀은 마찰대전 나노발전기의 출력 성능을 획기적으로 끌어올리는 새로운 구조를 제시했다. 정전기 방전 원리를 핵심 메커니즘으로 삼은 '연결된 다중 스트립 플러터 구조'가 그것이다.

연구팀은 단일 형태의 플러터 소자에 칼집을 내는 방식으로 전기장이 가장 집중되는 모서리 부분에서 정전기 방전이 일어나도록 설계했다. 이를 통해 기존 마이크로암페어 수준에 머물던 출력 전류를 1암페어 이상으로 끌어올리는 데 성공했다. 각각의 스트립이 독립적으로 움직이면서도 전기적으로는 하나로 연결돼 있어 최대 전류가 추가로 증가하는 효과도 얻었다.

실험 결과 4m/s의 바람에서 개방회로전압 412.4V, 단락회로전류 1.09A를 기록했다. 이는 3000개의 LED를 동시에 켜거나 시판 중인 온습도계를 작동시킬 수 있는 수준이다. 작동에 필요한 최소 풍속과 소음도 줄어들어 도심이나 주택가에서도 활용 가능성이 높아졌다.

제1저자로 참여한 전현경 학생은 공동 제1저자인 차경환 석박사통합과정생과 함께 연구를 수행했다. 전 학생은 "밤낮으로 연구에 매진한 선배들과 최선을 다해 지도해주신 이상민 교수님 덕분에 좋은 결과를 얻을 수 있었다"며 "정말 감사드리고 대학원 진학 후에도 좋은 연구를 수행할 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.

이상민 교수는 "이번 연구는 단순히 정전기 방전 메커니즘에서의 전기적 성능을 증가시켰을 뿐 아니라, 대체에너지로서의 활용성을 증가시킨 중요한 연구이다"고 평가했다. 이어 "간단한 내부구조 변경으로 성능 개선을 가져올 수 있어 다양한 환경 및 활용처에 맞추어 다양한 잠재적 응용분야에 대한 추가연구가 유망해 보인다"고 덧붙였다.

마찰대전 나노발전기는 마찰대전 효과와 정전기 유도 원리로 전기를 만들어내는 장치로, 제조 공정이 간단하고 비용이 저렴하면서도 높은 전력밀도를 구현할 수 있어 차세대 휴대용 에너지 소자로 전 세계적인 관심을 모으고 있다.

이번 연구는 한국연구재단의 기초연구실 및 중견연구사업, 경찰청의 과학적 범죄수사 고도화 기술개발 사업의 지원으로 이뤄졌다.

논문은 'End-Linked Multistrip-Flutter Triboelectric Nanogenerator for Enhanced Electrostatic Discharge Output and Frequency'라는 제목으로 에너지 분야 세계적 학술지 'Nano Energy'(영향력지수 17.1, JCR 상위 5.1%)에 실렸다.