국내 연구진이 일상적 신체활동인 무릎, 팔꿈치 등 관절의 움직임을 안전하고 손쉽게 전기에너지로 바꾸는 방법을 찾았다.

이 기술을 바탕으로 이식형 인공심장박동기 등 인체에 이식되는 의료기기에 전력을 안정적으로 공급하는 길이 열릴 가능성도 주목받게 됐다.

교육과학기술부와 한국연구재단은 김연상 서울대 융합과학기술대학원 교수와 정성윤 박사과정생 등이 참여한 연구팀이 친환경 소재로 만든 패치 형태의 '압전(壓電) 에너지 수확소자'를 개발했다고 27일 밝혔다.

압전 에너지 수확소자는 진동이나 인체의 반복적인 움직임 등 소모적인 기계적 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 반영구 자가 발전체다. 이는 물리적 압력이 가해지면 전위차가 생기는 '압전 현상'을 이용한 것이다.

김 교수가 이끄는 연구팀은 친환경 무기물로 압전 반도체 용액을 만들고 이를 코팅·저온 열처리하는 방식으로 압전 박막을 만드는 데 성공했다.

용액형 압전반도체는 반복적으로 감거나 휘는 동작을 안정적인 전기 에너지로 변환한다.

모든 과정이 용액공정으로 이뤄져 생산 비용도 기존 기술에 비해 저렴하고 안전하다는 것이 연구진의 설명이다.

기존 기술로 압전 에너지 수확소자를 만들려면 진공증착, 고온공정 등 복잡한 과정을 거쳐야 하고 인체에 유해한 중금속을 이용해야 했다.

김연상 교수는 "이번 연구로 공정 비용이 많이 들고 복잡하던 기존의 압전 에너지수확소자를 대체할 수 있게 됐다"며 "앞으로 의류형 압전 패치나 모바일 기기 등을 개발할 계획"이라고 덧붙였다.

이 연구성과는 재료과학분야 권위지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 최신판 내부 표지논문으로 실렸다.