전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

KAIST, 천 소재로 버려지는 에너지를 전기 전환하는 기술 개발

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = KAIST 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 온도와 압력을 가해 두 물체를 단단히 점착시키는 핫프레싱 기술을 이용해 가격 경쟁력과 내구성이 높은 패브릭(천) 기반 웨어러블 압전 에너지 하베스터 제조 방법을 개발하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

에너지 하베스팅(energy harvesting)은 버려지는 에너지를 수집(수확)해 전기로 바꿔 쓰는 기술이다. 압전 에너지 하베스팅이란 압전체라는 물질을 이용, 생활 주변에서 버려지는 압력과 진동 같은 에너지를 사용 가능한 전기에너지로 변환해주는 것을 말한다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = (왼쪽부터) 홍승범 교수, 김재규 박사과정. [사진=KAIST] 2020.09.09 swiss2pac@newspim.com

홍 교수 연구팀 소속 김재규 박사과정 학생이 제1저자로 참여한 이번 연구는 지난 2019년 12월 23일 국내 특허 등록이 됐고, 국제 학술지 '나노 에너지(Nano Energy)' 9월호에 게재됐다. 이번 연구는 DGIST 에너지공학전공 이용민 교수팀과 KAIST 신소재공학과 노광수·기계공학과 유승화 교수팀과의 협업을 통해 수행됐다. (논문명: Cost-effective and strongly integrated fabric-based wearable piezoelectric energy harvester)

웨어러블 소자는 센서, 원동기, 디스플레이에서 에너지 하베스팅에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용되고 있으며, 4차 산업혁명 도래 이후 소형에서 내장형으로 더욱 급속히 발전하고 있다. 이러한 흐름과 맞물려 기존 옷에 내장형으로 사용될 수 있고, 편안하고 내구성 좋은 패브릭(천)에 기반한 웨어러블 소자가 주목받고 있다.

이러한 장점에도 불구하고, 기존 패브릭 기반 웨어러블 소자는 복잡한 제조 방법과 설비 시설에 따른 공정 및 가격 측면에서 한계를 가져 아직 실용화 단계에 이르지 못하고 있다.

소자 내의 패브릭과 실제 구동 파트 사이의 결합력 및 효율 테스트의 부재는 소자의 내구성에도 의문을 갖게 한다. 이러한 문제를 보완하기 위해 간단하고 값싼 공정과 재료, 새로운 기계적 특성 분석 기술 등에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이번 연구에서는 복잡한 공정 및 설비 시설 대신 비교적 간단한 방법인 핫프레싱을 이용해 전도성 폴리에스터 패브릭과 압전 고분자 필름(Poly(vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene), P(VDF-TrFE))이 결합된 패브릭 기반 웨어러블 압전 에너지 하베스터 제조 방법을 개발했다.

기존 내구성 테스트 방법인 굽힘(bending) 테스트와 더불어 새롭게 도입한 `표면 및 계면 절단 분석시스템(SAICAS, Surface and Interfacial Cutting Analysis System)'을 이용해 패브릭과 고분자 필름 사이 계면 결착력을 측정함으로써 웨어러블 소자의 높은 기계적 내구성을 증명했다.

연구진이 개발한 제조 방법에서 제시하는 핫프레싱은 배터리나 연료전지 셀 제작에 주로 쓰이는 방법으로 2~3분 안에 완료될 정도로 빠르고 간단하며 동시에 높은 접착력을 얻을 수 있는 공정이다.

결정화 온도 근처 이하에서 고분자 필름을 패브릭에 접착시키면, 고분자 필름 표면이 비정질화되면서 접촉면이 넓은 울퉁불퉁한 패브릭 표면에 빽빽이 접착되고, 날실과 씨실 사이로 새어 나와 못과 같은 형태로 되어 높은 계면 결합력을 가질 수 있게 된다. 이러한 핫프레싱을 이용해 개발된 웨어러블 소자는 기존 의류에 접착할 수 있는 응용 가능성을 가지고 있어 공정 단가를 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

한편, SAICAS를 이용한 계면 결착력 분석은 마이크로 스케일에서 칼날을 이용해 정량적 및 정성적으로 힘을 측정하는 방법으로, 기존 계면 결착력 측정 방법(박리 테스트, 테이프 테스트, 마이크로신축성 테스트)보다 훨씬 정확한 분석 기법으로, 본 연구에서 처음으로 웨어러블 소자에 도입됐다. SAICAS를 이용한 계면 결착력 분석은 향후 고분자를 이용한 웨어러블 소자 내구성 테스트의 새로운 방법으로 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

홍승범 교수는 "본 연구에서 개발된 패브릭 기반 웨어러블 압전 에너지 하베스터 제조 기술은 패브릭 기반 소자의 실용화 가능성을 한 단계 높였고, 계면 결착력 분석을 통해 고내구성 웨어러블 소자의 디자인 방향을 제시했다ˮ며 "이 기술은 패브릭과 고분자를 이용한 다른 소자의 제조 공정 및 분석에도 새로운 기틀을 마련할 수 있을 것으로 전망한다ˮ라고 말했다.

이번 연구는 KAIST HRHRP 사업, 과학기술정보통신부 재원 한국연구재단 지원 기초연구사업과 중견연구사업, 웨어러블 플랫폼소재 기술센터 지원 및 KAIST 글로벌 특이점 연구사업 지원으로 수행됐다.

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
이승엽, 요미우리 코치로 새출발 [서울=뉴스핌] 김용석 기자 = 이번에는 한국이 아닌 일본프로야구(NPB) 도쿄돔이다. 지난 13일 이승엽은 자신의 SNS를 통해 "안 좋았던 건 가슴속에 다 묻고 원점에서 다시 시작한다. 많이 웃을 수 있도록 최선을 다한다"는 짧지만 묵직한 소회를 밝혔다. 두산 베어스 감독직 사퇴 이후 반년 만에 전해진 행선지는 친정팀 요미우리 자이언츠의 1군 타격 코치다. 이승엽 감독. [사진=두산] 지난 2년은 부침이 심했다. 2023년 두산 베어스 감독으로 부임하며 화려하게 현장에 복귀했지만, 결과는 냉혹했다. 2년 연속 포스트시즌 진출이라는 외형적 성과에도 불구하고, 경기 운영 능력에 대한 의구심과 성적 부진의 압박이 그를 자진 사퇴로 몰아넣었다. 그가 복귀지로 요미우리를 택한 이유는 명확하다. 요미우리는 그가 2006년 일본 이적 첫해 41홈런을 터뜨리며 정점에 섰던 곳이다. 동시에 아베 신노스케 현 감독과 함께 그라운드를 누비며 '야구의 기본'과 '성실함'의 가치를 공유했던 장소이기도 하다. 아베 감독이 그를 영입하며 강조한 단어는 '연습벌레'였다. 화려한 기술 전수보다, 야구를 대하는 태도와 철저한 자기 관리를 선수들에게 이식해달라는 주문이다.   fineview@newspim.com 2026-01-14 09:13
사진
'케데헌', 美 골든글로브 2관왕 [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = 넷플릭스 애니메이션 영화 '케이팝 데몬 헌터스(케데헌)'가 미국 골든글로브 어워즈에서 2관왕을 차지했다. 11일(현지시간) 미국 로스앤젤레스 베벌리힐튼호텔에서 열린 제83회 골든글로브 어워즈에서 '케데헌'이 장편 애니메이션상을 비롯해 극중 가상 K팝 걸그룹 헌트릭스가 부른 '골든(Golden)'이 주제가상을 수상했다. [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = 제83회 골든글로브 시상식에서 '케이팝 데몬 헌터스'(케데헌)로 애니메이션 작품상(장편 애니메이션)을 받은 크리스 애펠한스(왼쪽) 공동 연출자, 메기 강 감독(가운데) 등. [사진=로이터 뉴스핌] 2026.01.12 alice09@newspim.com 이날 '케데헌'은 애니메이션 '엘리오'와 '아르코', '주토피타2' 등을 제치고 장편 애니메이션상의 영예를 안았다. 메기 강 감독은 수상 후 "트로피가 정말 무겁다"며 "한국 문화에 뿌리를 둔 영화가 전 세계 관객과 공감할 수 있다고 믿어주셔서 감사하다"며 소감을 밝혔다. 전 세계적인 인기를 끈 '케데헌' 오리지널사운드트랙(OST) '골든'은 주제가상을 차지했다. 이는 '아바타: 불과 재' '위키드: 포 굿' '씨너스: 죄인들' '트레인 드림스'를 제치고 거둔 성과다. '골든'을 작곡한 가수 겸 작곡가 이재는 수상 결과에 눈물을 보이며 "어릴 때 아이돌이라는 꿈을 이루기 위해 10년 동안 노력했지만 뜻을 이루지 못해 좌절했다"며 "그 고통을 견디기 위해 음악에 매달렸고 결국 이 자리에 설 수 있었다"고 말했다. [서울=뉴스핌] 이지은 기자 = 가상 K팝 걸그룹 헌트릭스의 오리지널사운드트랙(OST) '골든'이 미국 골든글로브 어워즈에서 주제가상을 수상했다. '골든'의 작곡가 겸 가창자 이재(가운데). [사진=로이터 뉴스핌] 2026.01.12 alice09@newspim.com 이어 "사람들이 어려움을 극복하는 데 힘이 되는 노래의 일부가 됐다는 것이 감사하다. 나는 꿈을 이뤘다"며 한국어로 "엄마 사랑해요"라고 덧붙였다. 앞서 '케데헌'은 제83회 골든 글로브 시상식에서 장편 애니메이션상, 주제가상(헌트릭스 '골든'), 박스오피스 흥행 성과상까지 3개 부문 후보에 이름을 올렸다. 다만 후보에 올랐던 박스오피스 흥행상 수상은 불발됐다. 해당 부문은 '씨너스: 죄인들'이 차지했다. '케데헌'은 이번 2관왕으로 오는 3월 열리는 아카데미(오스카상) 수상 가능성에 힘이 실리게 됐다. 케데헌은 앞서 지난 4일 열린 '크리틱스 초이스 어워즈'에서도 장편 애니메이션상과 주제가상을 받으며 2관왕을 차지한 바 있다. 한국계 캐나다인 메기 강 감독이 연출한 '케이팝 데몬 헌터스'는 케이팝 슈퍼스타인 헌트릭스의 루미, 미라, 조이가 화려한 무대 뒤 세상을 지키는 숨은 영웅으로 활약하는 이야기를 담은 액션 판타지 애니메이션이다. 지난해 6월 20일 공개 이후 넷플릭스 사상 최초 3억 누적 시청수를 돌파하며 영화·시리즈 통틀어 역대 1위를 차지했다. alice09@newspim.com 2026-01-12 14:16
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동