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생기원-한기대-성대, 마찰대전 발전기 출력 5000V 이상 원천기술 개발
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생기원-한기대-성대, 마찰대전 발전기 출력 5000V 이상 원천기술 개발
발전기 전극 구조 마이크로니들 형태로 제작, 스파크 방전 효과 극대화 성공
  • 김형태 기자
  • 승인 2021.02.03 15:28
  • 댓글 2
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마찰대전 나노발전기의 출력을 극대화시킨 ‘증폭 장치’ 시제품(위), 크룩스관의 형광체가 발광하고 진공상태에서 플라즈마가 생성되고 있는 장면(아래)./ⓒ한국기술교육대학교
마찰대전 나노발전기의 출력을 극대화시킨 ‘증폭 장치’ 시제품(위), 크룩스관의 형광체가 발광하고 진공상태에서 플라즈마가 생성되고 있는 장면(아래)./ⓒ한국기술교육대학교

[천안=뉴스프리존]김형태 기자=한국생산기술연구원(이하 생기원)이 한국기술교육대학교(이하 한기대), 성균관대학교(이하 성대)와 함께 마찰대전 나노발전기 전극 구조를 마이크로톱니(Micro-serrated) 형태로 만들고 그 전극의 방전 특성을 이용해 마찰전기 출력을 극대화할 수 있는 원천기술을 개발했다.

3일 한기대에 따르면 개발된 기술은 기존 연구에서 수행하지 않았던 ‘전극 구조 변화’에 초점을 맞춰 세계 최고 수준의 5000V 이상 고전압을 구현해냈으며 이는 2000V 수준에 머물렀던 유사 연구들보다 2~3배 이상 뛰어난 출력이다.

또한 그 과정을 이론적으로 규명해낸 논문이 2020년 11월 에너지 분야 상위 3%에 해당하는 유명 학술지 ‘Advanced Energy Materials(Impact Factor : 25.245)’에 게재됐다. 

생기원 정밀기계공정제어연구그룹 조한철 박사와 한국기술교육대학교 박진형 교수, 성균관대학교 김상우 교수, 김지혜 박사 공동 연구팀은 알루미늄판을 기계 가공할 때 생기는 부산물인 ‘알루미늄 울(wool)’ 재활용을 고민하다가 아이디어를 얻었다.

알루미늄 울의 가장자리는 마이크로미터(㎛) 크기의 톱날 형태가 연속된 구조로 돼 있어 그 부근에 전극이 접근하면 마치 피뢰침이 번개를 맞는 것처럼 스파크 방전 효과가 발생하게 된다.

이를 유한요소 해석 통해 확인한 결과 전극 형태가 뾰족할수록 스파크 방전이 쉽게 이루어지며 출력 또한 극대화된다는 것을 검증해냈다.

연구팀은 이를 토대로 어떠한 형태의 마찰대전 나노발전기에서도 출력을 극대화할 수 있는 마이크로니들 형태 전극을 만들고 스파크 방전이 지속적으로 일어나게 하는 증폭 장치를 독자적으로 설계·제작해냈다.

제작된 증폭장치는 증폭 전보다 약 25배 이상의 전압 출력과 120배 이상의 전류 상승을 유도하는 효과가 있는 것으로 나타났다.

그리고 이 사실을 5000V 수준의 고전압 상태를 가시화해 보여주는 크룩스관(Crookes tube) 형광체 발광 실험과 진공상태에서 플라즈마가 지속적으로 생성되는 현상 통해 성공적으로 검증해냈다.

조한철 박사는 “마찰대전 나노발전기는 고전압 저전류라는 특성상 감전으로부터 안전하고 자가충전 할 수 있어 반영구적으로 활용가능한 미래기술”이라며 “향후 상용화되면 지나가는 사람들 운동에너지로 어두운 골목길, 등산로 전구를 밝히는 것, 고전압 활용해 공기 중 바이러스·세균을 플라즈마로 제거하는 것까지 실생활 분야에서 다양한 국민 편의와 안전 제고에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 신진, 기초연구 및 나노미래소재원천기술개발 사업 지원을 받아 수행됐다. 

 

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윤진한 2021-02-04 00:25:18
입시계의 도전을 막기위해 이런 개념을 적용함.

Royal성균관대(한국최고대)와 서강대(성대다음)는일류,명문. 法(헌법,국제관습법).교과서(국사,세계사)>입시점수 중요. 논란必要임시정부요인 개인설립 국민대,신흥대(경희대),인하대(공대), 끝. 완충女 이화여대. 중앙대, 한양대(공대만),가톨릭대(醫),항공대,後포항공대,카이스트,한예종, 패전국老隸.賤民 왜구 서울대(100번),왜구 국시110브.왜구 시립대(109번),연세대(일본강점기 연희전문 후신 연세대(국시110브)], 고려대(구한말 서민출신 이용익이 세운 보성전문이 모태, 동학란을 일으킨 천도교 소속이다가, 해방후 친일파 김성수가 인수 고려대로 변경).

윤진한 2021-02-04 00:22:52
주권.자격.학벌없는 패전국 奴隸.賤民 서울대뒤 추종세력들이 헌법(임시정부 반영. 을사조약.한일병합 무효, 대일선전포고), 국사(성균관, 성균관대), 국제법[2차대전때 일본 항복, 포츠담선언(카이로선언 포함) 받아들여 일본의 주권은 한국영토에 없었으며, 일본 잔재 경성제대 후신 서울대는 한국영토에 주권.자격.학벌없이 임시정부가 대일선전포고한 적국 일본의 적산재산형태였는데, 적산재산 국유화형태로 국립 서울대가 되어, 주권.자격.학벌없이 대중언론.입시계를 통하여 추종세력을 만들어 항전해옴], 세계사에 도전해옴. 교과서자격 Royal성균관대(국사 성균관자격 정통승계,한국 최고대), 서강대(세계사 반영. 국제관습법상 교황성하 윤허 적용, Royal 성균관대 다음 Royal 서강대로 예우)에 덤비는 대중언론.입시계의

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