| 초록 |
마찰 전기 기반의 나노 제너레이터 (Triboelectric Nanogenerator, TENG)는 주변 환경에서 버려지는 에너지를 수확 및 변환을 통해 자가발전 가능한 디바이스로 비교적 단순한 공정 및 구조특성으로 높은 출력과 고효율의 에너지변환 성능 보여 많은 관심을 받고 있다. 최근 여러 연구에서 TENG 성능 향상을 위해 재료 구성 및 구조 설계 관련 다양한 방법을 제시하고 있지만, 대량생산 관련 기술에 대한 연구는 많이 수행되고 있지 않다. 본 연구에서는 대량생산이 용이한 저가의 다공성 PP 멜트블로운 부직포와 TPU 나노섬유 매트를 마찰 전기층으로 적용하였고, 두 마이크로, 나노 사이즈 구조의 부직포를 이용하여 Spacer free한 TENG을 구성하여 그 특성을 확인하였다. 다공성 PP 멜트블로운 부직포는 중량별 (15, 30, 50 gsm)로 제조하였고, TPU 나노섬유 매트는 부직포위에 바로 방사되어 마찰 전기층을 구성하였다. 부직포 층의 섬유 직경 및 배향 특성, 기공 사이즈 및 분포도, 기공도 등의 구조 특성은 FE-SEM, Porosimetry를 통해 확인하였다. 마찰전기 발생층에 직물전극을 연결하여 Nonwoven based TENG (N-TENG)을 구성하였고, 다양한 힘, 주파수에 따른 출력 전압 및 전류를 분석하였다. 실제 적용가능성을 확인하기 위해 N-TENG을 신발창에 부착한 뒤, LED 전구(57개)와 연결하여 걷기 모드와 뛰는 모드에서 성능을 확인하였다. 그 결과 걷기 및 뛰기 모드에서 불을 밝힐 수 있었고, 이때 최대 110.18 ± 6.06V and 7.28 ± 0.67A의 출력 전압 및 전류를 보이는 것을 확인하였다. |
