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[금과터]9/27(금)나노발전기 작성자 : 금요일에 과학터치 작성일자 : 2019.09.26조회수 19923 |
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○ 강 연 일 : 2019년 9월 27일(금) ○ 강 연 자 : 황 윤 회교수(부산대학교 나노에너지공학과, 나노구조완화연구실) 그림 1 부산대학교 황윤회 교수 연구실에서 개발한 M13 박테리아 파지를 이용한 압전형 나노발전기(좌) 및 고아텍스(Goretex) 섬유를 이용한 마찰전기형 나노발전기(우) ○ 연구배경 최근 많이 회자(膾炙) 되고 있는 4차 산업혁명의 핵심 기술은 크게 사물인터넷(Internet of Things: IoT), 로봇(Robot), 빅데이터(Big Data) 및 인공지능(Artificial Intelligence: AI)으로 구분할 수 있다. 즉, 앞으로 다가올 미래에는 기계와 기계 그리고 기계와 사람의 인터넷을 통한 정보 교환을 통해 새로운 형태의 삶이 구현될 것으로 기대하고 있으며 이러한 미래기술에는 매우 방대한 양의 정보 및 신호교환이 필수적으로 수반된다. 미래의 전자장비들은 현재의 고정식에서 이동식, 더 나아가 인간의 몸에 부착 또는 이식할 수 있는 형태로 변화되어 가고 있어, 전자소자 스스로 필요한 전력조달이 가능한 자가발전시스템(Self Powered System)의 중요성이 매우 높아지고 있다. 나노발전기는 주변 환경으로부터 전기에너지를 스스로 수확할 수 있는 대표적인 에너지수확 나노소자로 태양전지, 열전소자 등과 더불어 미래 자가발전소자로 많은 각광을 받고 있다. 21세기를 살아가는 현재 거의 모든 사람은 핸드폰이라는 하나의 전자소자를 몸에 지니고 생활한다. 4차 산업혁명에 의해 변화할 미래사회에서는 인간의 몸에 지니거나 붙이거나 몸 안에 이식하는 전자소자의 숫자가 기하급수적으로 늘어날 것으로 전망하고 있다. 이러한 전자소자들과 IoT, AI, Big Data 기술을 결합하면 상시 인간의 건강상태를 모니터링 할 수 있는 커넥티드 헬스케어 (Connected Healthcare) 시스템을 구현 할 수 있고 이 과정에서 주변 환경으로부터 스스로 전기에너지를 생산해서 나노소자를 구동할 수 있는 자가발전 개념의 나노발전기의 역할이 매우 중요하다. 본 강연에서는 나노발전기의 동작윈리, 특이성 및 중요성에 대해 소개하고, 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 현상을 이용해 전기에너지를 수확할 수 있는 에너지하 수확(Energy Harvesting)에 대한 이해를 통해 나노발전기란 새로운 에너지 수확 나노소자에 한 발짝 더 가깝게 다가설 수 있는 기회를 제공한다. 또한 4차 산업혁명을 통해 많은 변화가 예측되는 미래 사회에서 나노발전기의 자가발전 나노소자 및 나노센서 로서의 중요성 및 활용 가능성에 대해 설명한다. ○ 연구팀 및 연구 소개 부산대학교 나노에너지공학과 황윤회교수 연구팀은 2명의 연구교수, 4명의대학원생, 10여명의 인턴학생으로 구성되어 있다. 친환경 및 자가발전 에너지 개발을 위한 태양전지 및 나노발전기, 나노바이오 이미징 및 센서를 위한 나노막대 LED 픽셀(pixel) 및 축전기기반 나노센서 등 다양한 분야의 연구를 수행 하고 있다. 태양에너지를 이용해 전기를 얻는 염료감응형 태양전지 연구 및 기계적 에너지를 전기에너지로 변환 시킬 수 있는 나노발전기에 대한 연구는 우리나라 경제성장의 원동력인 안정된 친환경 에너지원 확보 및 자가발전 시스템과 관련된 매우 중요한 분야이다. 또한, 손쉽게 질병을 진단할 수 있는 나노바이오센서를 개발하고, 나노형광입자 및 나노막대 LED 픽셀을 이용한 생체이미징 연구 또한 미래사회에서 지향하고 있는 웰빙사회를 위한 필수적인 기술이다. 우수 연구결과로 산화아연 및 그래핀의 이종접합구조 및 생체친화형 나노소재인 M13 박테리아 파지를 이용한 압전형 나노발전기에 대한 연구는 나노에너지 관련분야의 해외저명 학술지인 Nanoenergy(Vol.12 p.268 2015) 및 Energy & Environmental Science (Vol.8 p.3198 2015)에 게재되었으며 PVC 나노파이버 및 고무밴드를 이용한 접촉형 나노발전기, Gore-Tex 옷감을 이용한 마찰전기형 나노발전기에 대한 연구는 Nanoenergy (Vol.54 p.209 2018)에 게재되었다. 바이오이미징 응용을 위한 나노형광입자관련 연구 및 축전기를 이용한 나노바이오 센서 관련 연구는 현재 총 10여편의 논문을 관련분야 SCI 우수전문학술지에 출판하였다. 이외에도 황윤회 교수가 사업단 단장으로 있는 BK21 PLUS 나노융합사업단은 약 20명의 교수와 3명의 연구원, 그리고 50여명의 대학원생이 2012년부터 나노에너지 및 나노메카트로닉스 분야의 연구를 매우 활발히 수행하고 있다.
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