보 도 자 료				2012. 11. 27.
매수	참고자료	사 진	담당부서 : 융합기술원 홍보팀
11	○	O	담 당 자 : 김미준 (전화 : 031-888-9034)
보도일시 : 즉시
융기원 김연상 교수팀, 친환경 패치형 압전 에너지수확소자 개발

<주요 내용>

○ 친환경 소재를 이용한 패치형 압전 에너지수확소자가 국내 연구진에 의해 개발, 반복적 운동에 따른 에너지를 전기에너지로 전환해 주는 기술로 의류형 압전패치나 모바일 기기 등에 적용 가능

○ 재료과학분야 세계적인 학술지인‘어드밴스드 머트리얼즈(Advanced Materials)’11월27일자 표지논문으로 게재

○ 참여 연구진 : 융기원 친환경 전지기술 연구센터장 김연상 교수(서울대 융합과학기술대학원 나노융합전공)와 정성윤 대학원생(박사과정), 성균관대 김상우 교수(신소재공학과), 한국과학기술연구원(KIST) 강종윤 박사

○ 연구지원 : 교육과학기술부 한국연구재단의 기반형 융합연구사업 하이브리드 에너지 기술 개발 사업단(단장: KIST, 윤석진 본부장)과 글로벌 프론티어 소프트일렉트로닉스 연구단(단장: POSTECH, 조길원 교수) 지원.

반복적 운동에 따른 에너지를 전기에너지로 전환해 주는 친환경 소재를 이용한 패치형 압전 에너지수확소자가 국내 연구진에 의해 개발되었다.

수원 광교테크노밸리(수원시 이의동)에 소재한 차세대융합기술연구원(원장:윤의준 / 이하 융기원)은 김연상 교수 연구팀이(융기원 친환경전지기술연구센터장 & 서울대 융합과학기술대학원(이하 융대원) 나노융합전공) 용액형 무기물 압전반도체를 이용해 반복적으로 감거나 휘는 환경에서 안정적인 압전 특성을 나타내는 패치형 압전 에너지수확소자를 최초로 개발하였다고 밝혔다.

이 연구결과는‘친환경 소재를 이용한 패치형 압전 에너지수확소자 신기술 개발’이라는 제목으로 재료과학분야의 세계적인 학술지인 ‘어드밴스드 머트리얼즈(Advanced Materials)' 최신판 (2012. 11. 27 발행) 24권 45호의 인사이드 표지논문으로 게재되었다.

참여 연구진은 융기원, 융대원의 김연상 교수와 정성윤 박사과정생(제1저자), 성균관대학교 신소재공학과 김상우 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 강종윤 박사 등으로 김연상 교수가 주도하였다.

이번 연구는 교육과학기술부 한국연구재단의 기반형 융합연구사업 하이브리드 에너지 기술 개발 사업단(단장: KIST, 윤석진 본부장)과 글로벌 프론티어 소프트일렉트로닉스 연구단(단장: POSTECH, 조길원 교수)의 지원을 받아 수행되었다.

김연상 교수팀의 이 연구는 압전 에너지수확소자는 주변에 존재하는 진동이나 인체활동 중 발생하는 반복적인 움직임으로부터 발생하는 소모성의 기계적 에너지를 전기에너지로 무한히 변환할 수 있는 자가 발전체이다. 또한, 환경을 훼손하지 않으면서 안정적 공급이 가능하고 소형, 경량화가 가능하다는 장점이 있어 세계적으로 활발히 연구되고 있는 분야이다.

저가의 원료물질을 이용하여 공정비용이 높고 복잡한 압전 에너지수확소자를 대체할 수 있는 가능성을 열어줬다는 것이 김 교수의 설명이다. 또한, 인체에 무해한 압전소재를 이용한다는 특징을 가지고 있으며, 반복적인 운동에 따른 에너지를 전기에너지로 효과적으로 전환해 준다는 점에서 향후 의류형 압전패치나 모바일 기기 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구결과 개요

친환경 소재를 이용한 패치형 압전 에너지수확소자가 국내 연구진에 의해 개발되었다.

서울대학교 융합과학기술대학원 나노융합전공의 김연상 교수(차세대융합기술 연구원, AICT)와 정성윤 박사과정생(제1저자), 성균관대학교 신소재공학과 김상우 교수, 한국과학기술연구원(KIST) 강종윤 박사 등이 참여한 융합연구팀은 용액형 무기물 압전반도체를 이용해 반복적으로 감거나 휘는 환경에서 안정적인 압전 특성을 나타내는 패치형 압전 에너지수확소자를 최초로 개발하였다고 밝혔다.

압전 에너지수확소자는 주변에 존재하는 진동이나 인체활동 중 발생하는 반복적인 움직임으로부터 발생하는 소모성의 기계적 에너지를 전기에너지로 무한히 변환할 수 있는 자가 발전체이다. 또한, 환경을 훼손하지 않으면서 안정적 공급이 가능하고 소형, 경량화가 가능하다는 장점이 있어 세계적으로 활발히 연구되고 있는 분야이다.

기존의 PZT(PbZrTi-산화물)과 같은 압전물질은 스퍼터링이나 진공증착시스템과 같은 대형장비를 이용하는 고온공정을 거쳐야 하며, 인체에 유해한 중금속 등이 요소금속으로 필수적으로 요구된다. 이에 반해, 연구팀은 간단한 화학반응 이용하여 친환경 무기물 압전반도체 용액을 제작하였다. 또한, 이 용액을 단순히 코팅하고 저온에서 열처리하는 방식으로 압전박막을 형성하였으며, 전극을 실크스크린 기법으로 코팅하는 등 모든 공정이 용액공정으로 이루어지는 압전 에너지수확소자를 최초로 개발하였다.

저가의 원료물질을 이용하여 공정비용이 높고 복잡한 압전 에너지수확소자를 대체할 수 있는 가능성을 열어줬다는 것이 김교수의 설명이다. 인체에 무해한 압전소재를 이용한다는 특징을 가지고 있으며, 반복적인 운동에 따른 에너지를 전기에너지로 효과적으로 전환해 준다는 점에서 향후 의류형 압전패치나 모바일 기기 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구결과는 교육과학기술부 한국연구재단의 기반형융합연구사업 하이브리드 에너지 기술 개발 사업단(단장: KIST, 윤석진 본부장)과 글로벌 프론티어 소프트일렉트로닉스 연구단(단장: POSTECH, 조길원 교수)의 지원으로 수행되었으며, 재료과학분야 저명 해외학술지인 어드밴스드 머트리얼즈(Advanced Materials)의 인사이드 표지논문으로 선정되어 11월 27일에 출판되었다.

용 어 설 명

∙압전소자: 기계적인 에너지를 전기에너지로 전환하거나, 혹은 전기에너지를 기계적인 움직임으로 전환하는 소자. 반복적인 진동이나 움직임을 전기에너지로 전환 할 수 있는 소자로 최근 친환경 에너지 수확소자로 많은 주목을 받고 있다.

∙에너지 수확소자: 일상에서 버려지는 다양한 형태의 에너지를 쓸모 있는 형태의 에너지로 전환 및 수확해 주는 소자로 반복적인 움직임, 포유에너지, 진동, 소리 등을 전기적 에너지로 전환하여 수확하는 신개념의 에너지소자를 말함.

사   진   설   명

[대표그림]

[그림 1] 본 연구에서 제작된 패치형 압전 에너지수확소자의 공정 모식도 및 전자현미경 사진

[그림 2] 본 연구에 의해 개발된 패치형 압전 에너지수확소자를 직접 팔에 붙이고, 반복적인 팔 운동이 전기적인 에너지로 전환되는 것을 보여준 예

연구자 이력 및 사진

No.	사 진	이름 및 소속
1		김연상 교수 차세대융합기술연구원 친환경전지기술연구센터장 & 서울대학교 융합과학기술대학원 나노융합전공
2		정성윤 박사과정생 (제1저자) 서울대학교 융합과학기술대학원 나노융합전공
3		김상우 교수 성균관대학교 신소재공학과
4		강종윤 박사 한국과학기술원(KIST)

김연상 교수 이력사항

개인정보

- 이름 : 김 연 상

- 생년월일 : 1972년 03월 27일

- 소속(근무처) : 서울대학교        - 직위 : 부교수

- 학교주소 :

(행정) 151-742 서울시 관악구 관악로 599 서울대학교 융합과학기술대학원

(연구) 443-270 경기도 수원시 영통구 이의동 864-1 D동 대학원동

- 전화번호 : 031-888-9131

- FAX 번호 : 031-880-9003   E-mail: younskim@cnu.ac.kr

학력 및 경력

1991-1995      서울대학교 화학공학과 (학사)

1995-1997      서울대학교 화학공학과 (석사)

1997-2002      서울대학교 화학공학과 (박사)

2002-2004      M.I.T. (박사후 과정)

2004-2009      이화여자대학교 나노과학부/화학과 조교수

2009- 현재	서울대학교 융합과학기술대학원 나노융합전공 부교수

차세대융합기술연구원 친환경전지기술연구센터장

주요 연구분야

- 나노패터닝, 나노소재공정

- LCD, Organic Transistor 계면 공정 연구

- 투명 반도체 소재

- 플랙시블 소자용 소재 연구

- 관련분야 논문 - Angewandte, Advanced Functional Materials, Advanced Functional Materials, Nano Letters 등 70여 편 SCI급 국제논문 게재 및 7건의 특허발표, 게재 논문의 H-index 가 20 이며 전체논문 의 타 논문 인용횟수가 1200여회 이상임.

김상우 교수 이력사항

1. 인적사항

성      명: 김상우 (金湘祐, 40세)

소      속: 성균관대학교 신소재공학부/성균나노과학기술원 부교수

연  락  처: 031-290-7352

이메일주소: kimsw1@skku.edu

2. 학력사항

1998년 : 성균관대학교 금속공학과 (학사)

2000년 : 광주과학기술원 신소재공학과 (석사)

2004년 : Kyoto University 전자공학과 (박사)

3. 경력사항

2004년 ~ 2005년 : University of Cambridge, Research Associate

2005년 ~ 2009년 : 금오공과대학교 전임강사, 조교수

2009년 ~ 현  재 : 성균관대학교 신소재공학부 조교수, 부교수

4. 주요연구업적

“P-Type Polymer-Hybridized High-Performance Piezoelectric Nanogenerators, K. Y. Lee, B. Kumar, J.-S. Seo, K.-H. Kim, J. I. Sohn, S. N. Cha, D. Choi, Z. L. Wang, and S.-W. Kim, Nano Lett., 12, 1959 (2012)

“Large-Scale Synthesis of High-Quality Hexagonal Boron Nitiride Nanosheets for Large-Area Graphene Electronics”, K. H. Lee, H. J. Shin, J. Y. Lee, I. Y. Lee, G. H. Kim, J. Y. Choi, and S.-W. Kim, Nano Lett., 12, 714 (2012)

“Controlled Growth of Semiconducting Nanowire, Nanowall, and Hybrid Nanostructures on Graphene for Piezoelectric Nanogenerators”, B. Kumar, K. Y. Lee, H.-K. Park, S. J. Chae, Y. H. Lee, and S.-W. Kim, ACS Nano, 5, 4197 (2011)

“Sound-Driven Piezoelectric Nanowire-Based Nanogenerators”, S. N. Cha, J.-S. Seo, Seong Min Kim, H. J. Kim, Y. J. Park, J. M. Kim, and S.-W. Kim, Adv. Mater., 22, 4726 (2010)

“Mechanically Powered Transparent Flexible Charge-Generating Nanodevices with Piezoelectric ZnO Nanorods”, M.-Y. Choi, D. Choi, M.-J. Jin, I. Kim, S.-H. Kim, J.-Y. Choi, S. Y. Lee, J. M. Kim, and S.-W. Kim, Adv. Mater., 21, 2185 (2009)

강종윤 박사 이력사항

1. 인적사항

성      명: 강종윤 (姜種鈗, 42세)

소      속: 한국과학기술연구원 전자재료연구센터

연  락  처: 02-958-6722

이메일주소: cykang@kist.re.kr

2. 학력사항

1993년 : 연세대학교 전기공학과 (학사)

1995년 : 연세대학교 전기공학과 (석사)

2000년 : 연세대학교 전기컴퓨터공학과 (박사)

3. 경력사항

2000년 ~ 현  재 : 한국과학기술연구원(KIST), 책임연구원

2012년 ~ 현  재 : 고려대학교, KU-KIST 스쿨, 교수

2002년 ~ 2004년 : University of Birmingham, UK, Post-doc.

2008년          : UCLA, USA, Visiting Scholar

4. 주요연구업적

Young Ho Do, Min Gyu Kang, Jin Sang Kim, Chong Yun Kang, Seok Jin Yoon, “Fabrication of flexible device based on PAN-PZT thin films by laser lift-off process,” Sensors and Actuators A, 184, pp. 124–127 (2012)-Corresponding Author

Kwang-Hwan Cho, Min-Gyu Kang, Ho Won Jang, Hyun Yong Shin, Chong-Yun Kang, and Seok-Jin Yoon, “Significantly reduced leakage currents in organic thin film transistors with Mn-doped Bi2Ti2O7 high-k gate dielectrics,” Physics Status Solidi RRL, 6, pp. 208-210 (2012)-Corresponding Author

Min-Gyu Kang, Seung-Min Oh, Kwang-Hwan Cho, Young-Ho Do, Dong-Soo Paik, cong-Hee Cho, Chong-Yun Kang, Sahn Nahm, and Seok-Jin Yoon, “Low-Temperature Crystallization of Sol-Gel Derived PbZr0.52Ti0.48O3 Thin Films with a Vanadium Additive,” Journal of the Electrochemical Society, 159, pp. D9-D12 (2012)-Corresponding Author

Won-Hee Lee, Chong-Yun Kang, Dong-Soo Paik, Byeong-Kwon Ju, Seok-Jin Yoon, “Butterfly-shaped ultra slim piezoelectric ultrasonic linear motor,” Sensors and Actuators A, 168, pp. 127–130 (2011)

Min-Gyu Kang, Kwang-Hwan Cho, Seung-Min Oh, Jin-Sang Kim, Chong-Yun Kang, Sahn Nahm, and Seok-Jin Yoon, “High-temperature thermoelectric properties of nanostructured Ca3Co4O9 thin films,” Applied Physics Letters, 98, 142102 (2011)-Corresponding Author