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나노와이어를 이용한 에너지 생성

전문가 제언: ○ 태양광, 인체의 운동, 음향, 폐열, 기계적 진동 등 주변 환경으로부터 얻을 수 있는 재생가능 에너지는 에너지 변환효율과 경제성 등이 낮은 문제가 있다. 근래 나노구조를 이용하여 태양전지의 효율을 높이고 휴대형 전자기기나 센서 네트워크, 인체이식형 생물의학 소자 등을 외부전원 없이 구동하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

○ 나노구조 재료 특히 실리콘 나노와이어는 표면적이 넓어 광 흡수율이 높고 전하 수송을 위한 직접적인 경로를 제공하므로 태양전지 재료로 유망하다. 산화아연 나노와이어 기반 ‘나노 숲’ 염료감응 태양전지, 탄소나노튜브를 이용한 유기태양전지(이상 KAIST), 은 나노와이어를 이용한 고효율 유기·무기 혼성 태양전지(부산대), 저순도 실리콘을 이용한 나노와이어 기반 태양전지(한양대) 등이 개발되었다.

○ 울산과학기술대학교 차세대전지기술융합연구단은 차세대 2차 전지 기술 개발을 선도하고 있고, ETRI는 생체기반 에너지 수확과 전력전송 기술 개발 프로젝트를 진행하고 있다. 교과부의 글로벌 프론티어 사업의 일환으로 서울대, 포스텍, 성균관대, KAIST, ETRI, 기계연구원, 화학연구원, 삼성종기원 등이 첨단 융합원천기술 개발을 진행하고 있다.

○ 미국 조지아공대 왕종린 교수는 2005년 압전효과를 이용한 나노발전기의 개념을 최초로 제시하고 2009년 ZnO 나노와이어를 이용하여 나노발전기를 개발했다. KAIST는 2010년 조지아 공대와 공동으로 ZnO보다 압전 특성이 10~30배 우수한 티탄산바륨을 이용하여 고효율의 나노발전기를 개발했다.

○ 열전소재 연구는 1990년대 초에 나노구조를 통해 성능지수를 크게 향상시킬 수 있는 가능성이 제시된 이후 활발해졌다. 한국전기연구원, 한국세라믹기술원, 한국기계연구원 등이 여러 대학과 함께 열전소재를 개발하고 있고 현대자동차, 삼성전자, 삼성전기, LG화학 등의 대기업들도 연구개발에 매진하고 있어 기술적으로 한 단계 도약할 수 있을 것으로 기대한다.

저자: Pritesh Hiralal, Husnu Emrah Unalan, Gehan A J Amaratunga
자료유형: 학술정보