[파이낸셜데일리=이정수 기자]  경남 진주 경남과학기술대학교 안건형 교수(에너지공학과)와 성균관대학교 차승남 교수(물리학과) 연구팀은 옷에서 충전하는 차세대 섬유 기반의 에너지 자립화(발생&저장) 기술개발에 성공했다고 5일 밝혔다.

연구팀에 따르면 모든 것이 연결되는 초연결 시대의 4차 산업혁명이 진행됨에 따라 정형화된 디바이스 틀을 탈피하고 각각의 전자기기가 하나로 연결되는 형태가 요구되고 있다.

이에 따라 활용도 제약이 없는 디자인을 실현할 수 있는 섬유 기반의 전자기기 기술이 주목받고 있다.

섬유에 에너지를 저장하기 위해 대표적으로 적용된 기술인 슈퍼커패시터(supercapacitor)는 현재 주로 이용되는 리튬이온 배터리보다 출력 밀도가 높고 수명이 길며 충·방전 속도가 빠르다는 장점이 있다.

슈퍼커패시터는 순간적인 고출력 에너지가 필요한 신재생에너지 발전소와 전기자동차 등에 적용되고 있다.

그러나 활성탄소 등을 전극 소재로 이용하는 기존의 슈퍼커패시터는 에너지 저장용량 발전에 한계가 있어 새로운 소재 및 디바이스 모색이 필요한 상황이다.

이번에 개발한 기술은 전류가 제어된 전기 도금법을 이용해 얇은 2차원 나노구조를 탄소섬유 표면에 증착하고 이를 아연-이온 슈퍼커패시터의 전극으로 이용해 기존보다 많은 에너지를 저장하는데 성공했다.

특히 이 기술은 정류기 및 외부회로 필요 없이 마찰발전 전기를 이용해 슈퍼커패시터 전해질 내부의 전하를 유도하는 과정을 최초로 규명했다.

이 과정을 통해 접고, 뒤틀고, 꼬아도 99%의 에너지 저장 유지성능을 보였으며 충전기 없이 자체적으로 에너지 충전이 가능한 섬유형 슈퍼커패시터를 성공적으로 개발했다.

경남과기대 에너지공학과 안건형 교수는 “이번 연구는 4차 산업혁명이 요구하는 미래형 웨어러블 에너지 저장 장치에서 반드시 해결해야 할 핵심기술을 개발한 것”이라며 “인체 부착형 전자기기 및 지능형 로봇 등 차세대 산업 분야에 다양하게 적용할 수 있는 원천기술이고 연속적인 후속 연구를 적극적으로 수행할 계획”이라고 전했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단이 주관하는 중견연구자지원사업 및 생애 첫 연구 등의 지원으로 수행됐다.