중앙대학교는 기계공학부 이상민 교수 연구팀이 방전 현상에서 나타나는 전자 증식 현상을 이용해 비접촉식 움직임에서도 고출력 발전이 가능한 '정전소자'를 개발했다고 7일 밝혔다.
낮은 풍속에서도 높은 출력을 낼 수 있는 고효율 발전소자로서 주목된다. 이번 연구는 국립금오공과대 정지훈 교수, 연세대 홍진기 교수 연구팀과 공동으로 진행했다.
연구팀은 비접촉식 구조에서 폴리머층 표면의 정전기 유도 현상을 분석해 이온화 게이트를 연결했을 때 방전을 통해 전압 증폭과 전자 증식 현상이 발생한다는 점을 확인했다. 단일 층 기준으로 최대 1.5㎸, 2.5A의 피크 전압과 전류를 발생시킬 수 있고, 층을 쌓는 형태로 확장하면 같은 입력 에너지에도 더 높은 전기 출력이 가능해 최고 21.2W/㎡의 전력밀도를 지니는 정전소자도 구현할 수 있었다.
낮은 풍속에서도 높은 출력을 낼 수 있는 고효율 발전소자로서 주목된다. 이번 연구는 국립금오공과대 정지훈 교수, 연세대 홍진기 교수 연구팀과 공동으로 진행했다.
연구팀은 비접촉식 구조에서 폴리머층 표면의 정전기 유도 현상을 분석해 이온화 게이트를 연결했을 때 방전을 통해 전압 증폭과 전자 증식 현상이 발생한다는 점을 확인했다. 단일 층 기준으로 최대 1.5㎸, 2.5A의 피크 전압과 전류를 발생시킬 수 있고, 층을 쌓는 형태로 확장하면 같은 입력 에너지에도 더 높은 전기 출력이 가능해 최고 21.2W/㎡의 전력밀도를 지니는 정전소자도 구현할 수 있었다.
해당 소자는 비접촉식 구조로 약한 움직임에도 작동할 수 있다. 연구진은 낮은 풍속에도 높은 효율을 가지는 사보니우스형 풍력 블레이드를 적용한 풍력 발전소자를 개발했다. 해당 풍력 발전소자는 매우 낮은 풍속에서도 높은 전력 출력이 가능하다. 3㎧의 풍속에서는 최대 46.9㎽, 4㎧에서는 최대 168.6㎽의 전력을 생산했다. 개발된 발전소자를 통해 상용 센서와 3000개의 발광다이오드(LED)를 구동했다. 생산된 전력으로 수소를 생산할 가능성도 확인했다.
이 교수는 "이번 연구 성과는 낮은 입력 에너지에서도 큰 출력을 발생시키는 고효율 발전소자에 관한 것으로, 풍력 발전뿐 아니라 다양한 분야에서 응용이 기대된다"고 말했다.
이번 연구 논문은 재료 분야 최고 권위 국제학술지인 '첨단 에너지 소재(Advanced Energy Materials)'에 온라인 게재됐다. 이 교수 연구실 소속 기계공학과 정세훈, 허지웅 박사과정이 공동 제1저자에 이름을 올렸다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구 사업, 산업통상자원부의 수요기업 맞춤형 고출력축전기(슈퍼커패시터) 성능 고도화 기술개발 사업의 연구비를 지원받아 이뤄졌다.
이 교수는 "이번 연구 성과는 낮은 입력 에너지에서도 큰 출력을 발생시키는 고효율 발전소자에 관한 것으로, 풍력 발전뿐 아니라 다양한 분야에서 응용이 기대된다"고 말했다.
이번 연구 논문은 재료 분야 최고 권위 국제학술지인 '첨단 에너지 소재(Advanced Energy Materials)'에 온라인 게재됐다. 이 교수 연구실 소속 기계공학과 정세훈, 허지웅 박사과정이 공동 제1저자에 이름을 올렸다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구 사업, 산업통상자원부의 수요기업 맞춤형 고출력축전기(슈퍼커패시터) 성능 고도화 기술개발 사업의 연구비를 지원받아 이뤄졌다.