전력을 무선으로 제공할 수 있는 그래핀 복합체
미국 클렘슨 대학(Clemson University)의 연구진은 그래핀 나노복합체를 이용해서 마찰전기 나노발전기(triboelectric nanogenerator)를 만드는데 성공했다. 이 나노발전기는 에너지를 원격 장치에 무선으로 전송할 수 있다.
무선 마찰전기 나노발전기는 100년 전에 Nikola Tesla가 처음 상상한 기술로서 이제는 현실이 되었고, 향후에 사물 인터넷의 발전에 큰 기여를 할 것이다.
이번 연구진은 그래핀과 폴리락트산(polylactic acid)으로 구성된 나노복합체를 3차원 인쇄함으로써 새로운 무선 전력 전송 장치를 만들었다. 이 장치는 무선 전송이 가능할 정도로 2400V의 전계를 생성하고, 3미터 이상까지 이진 코드를 전송할 수 있다. 이 장치는 Wi-Fi, 휴대 전화, 전화 콘센트 등과 같은 주변 환경에 영향을 받지 않으면서 무선 신호를 송수신할 수 있는 능력을 가지고 있다.
폴리락트산은 식물에서 추출되고 생분해된다. 이것은 2 개의 비대칭 탄소 원자를 함유하고 있기 때문에 이번 연구에 사용되었다. 그러나 마찰전기 나노발전기에 적용했을 때 전기 저항이 너무 높아지기 때문에 그래핀을 폴리락트산과 함께 사용했다.
이번에 개발된 장치는 2~3년 이내에 시장에 출시될 수 있을 것이다. 3차원 인쇄는 다양한 패턴을 저렴하게 제조할 수 있기 때문에 자동차, 섬유, 전자 산업 등의 장차 제조에 새로운 길을 열어줄 것이다. 다른 적용 분야로 저전력 레이저, 광검출기, 바이오센서 등을 들 수 있을 것이다.
이 연구결과는 저널 Advanced Energy Materials에 “A Wireless Triboelectric Nanogenerator” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1002/aenm.201702736).
