| 초록 |
압전 에너지 수확 장치가 기계적 에너지를 이용하여 다양한 자가발전 가능성을 보이고 있으나, 현재까지의 연구 결과물들은 대부분 고비용 및 복잡한 공정이라는 것이 한계이다. 또한 PZT, AlN, ZnO, BaTiO3, LiNbO3, quartz, PVDF와 같은 압전소재를 이용하여 에너지 수확 장치를 개발하고자 하는 많은 시도가 있었으나 지금까지의 다양한 발전 소자들은 대부분 생체적합성을 갖고 있지 않아 체내 임플란트용으로 적용 시 많은 문제점을 갖고 있어 상용화가 쉽지 않은 실정이다. 임플란트 제품의 에너지 수확기술은 인체의 움직임, 호흡, 혈류, 심장박동 등의 다양한 운동량으로부터 밀리~마이크로와트 (mW-μW)의 에너지를 얻는 기술이다. 콜라겐은 주변의 프로틴 성분과의 상호작용에 의해 압전성을 나타내는 것으로 보고되며 또한 탄소, 질소 말단을 갖는 펩타이드와 결정질 사슬에서 C6 대칭성으로 인해 압전 성능을 보인다. 본 연구에서는 콜라겐 소재 중 현재까지 연구되지 않은 생선 껍질을 이용하여 압전 발전기를 제작하였다. XRD, SEM, FTIR, Raman 등을 이용하여 구성하는 물질의 구조와 성분분석을 진행하였고 박피한 생선 껍질에 스퍼터링 공정을 이용하여 Ag 전극 막을 형성한 후 PDMS를 이용하여 캡슐화하였다. 인체 움직임과 기계적응력을 가해 발전기의 전기 특성을 평가한 결과, 수 N에서 수 mV의 전압과 수 nA의 전류를 출력했고 수 ㎼/㎠의 파워 밀도를 출력했다. 이를 통해 압전 발전기로서 적용 가능성을 확인하였다. |
