스킵네비게이션

○ 연구배경 

   최근 많이 회자(膾炙) 되고 있는 4차 산업혁명의 핵심 기술은 크게 사물인터넷(Internet of Things: IoT), 로봇(Robot), 빅데이터(Big Data) 및 인공지능(Artificial Intelligence: AI)으로 구분할 수 있다. 즉, 앞으로 다가올 미래에는 기계와 기계 그리고 기계와 사람의 인터넷을 통한 정보 교환을 통해 새로운 형태의 삶이 구현될 것으로 기대하고 있으며 이러한 미래기술에는 매우 방대한 양의 정보 및 신호교환이 필수적으로 수반된다. 미래의 전자장비들은 현재의 고정식에서 이동식, 더 나아가 인간의 몸에 부착 또는 이식할 수 있는 형태로 변화되어 가고 있어, 전자소자 스스로 필요한 전력조달이 가능한 자가발전시스템(Self Powered System)의 중요성이 매우 높아지고 있다.  나노발전기는 주변 환경으로부터 전기에너지를 스스로 수확할 수 있는 대표적인 에너지수확 나노소자로 태양전지, 열전소자 등과 더불어 미래 자가발전소자로 많은 각광을 받고 있다.
   ‘나노(nano)’란 10억 분의 1 크기를 나타내는 용어로 나노크기는 물질의 특성 구현이 가능한 최소단위다. 21세기 초 발전하기 시작한 나노융합기술은 나노크기에서 나타나는 물질의 독특한 성질을 활용하여 에너지환경, 정보기술, 의료생명, 생물농업, 항공우주, 등 인간의 삶과 밀접하게 관련된 다양한 분야에서 기존 과학기술문명의 혜택을 획기적으로 증대시킬 수 있는 새로운 미래혁신 융합기술이다. 나노크기에서 독특한 현상 중 ‘나노표면효과’는 나노발전기 소재개발에 매우 효과적인 특성으로 이를 활용한 다양한 형태의 나노발전기 개발이 활발히 이루어지고 있다.
 
○ 강연 소개 

    21세기를 살아가는 현재 거의 모든 사람은 핸드폰이라는 하나의 전자소자를 몸에 지니고 생활한다. 4차 산업혁명에 의해 변화할 미래사회에서는 인간의 몸에 지니거나 붙이거나 몸 안에 이식하는 전자소자의 숫자가 기하급수적으로 늘어날 것으로 전망하고 있다. 이러한 전자소자들과 IoT, AI, Big Data 기술을 결합하면 상시 인간의 건강상태를 모니터링 할 수 있는 커넥티드 헬스케어 (Connected Healthcare) 시스템을 구현 할 수 있고 이 과정에서 주변 환경으로부터 스스로 전기에너지를 생산해서 나노소자를 구동할 수 있는 자가발전 개념의 나노발전기의 역할이 매우 중요하다. 
 

 본 강연에서는 나노발전기의 동작윈리, 특이성 및 중요성에 대해 소개하고, 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 현상을 이용해 전기에너지를 수확할 수 있는 에너지하 수확(Energy Harvesting)에 대한 이해를 통해 나노발전기란 새로운 에너지 수확 나노소자에 한 발짝 더 가깝게 다가설 수 있는 기회를 제공한다. 또한 4차 산업혁명을 통해 많은 변화가 예측되는 미래 사회에서 나노발전기의 자가발전 나노소자 및 나노센서 로서의 중요성 및 활용 가능성에 대해 설명한다.

○ 연구팀 및 연구 소개

 부산대학교 나노에너지공학과 황윤회교수 연구팀은 2명의 연구교수, 4명의대학원생, 10여명의 인턴학생으로 구성되어 있다. 친환경 및 자가발전 에너지 개발을 위한 태양전지 및 나노발전기, 나노바이오 이미징 및 센서를 위한 나노막대 LED 픽셀(pixel) 및 축전기기반 나노센서 등 다양한 분야의 연구를 수행 하고 있다. 태양에너지를 이용해 전기를 얻는 염료감응형 태양전지 연구 및 기계적 에너지를 전기에너지로 변환 시킬 수 있는 나노발전기에 대한 연구는 우리나라 경제성장의 원동력인 안정된 친환경 에너지원 확보 및 자가발전 시스템과 관련된 매우 중요한 분야이다. 또한, 손쉽게 질병을 진단할 수 있는 나노바이오센서를 개발하고, 나노형광입자 및 나노막대 LED 픽셀을 이용한 생체이미징 연구 또한 미래사회에서 지향하고 있는 웰빙사회를 위한 필수적인 기술이다. 

   우수 연구결과로 산화아연 및 그래핀의 이종접합구조 및 생체친화형 나노소재인 M13 박테리아 파지를 이용한 압전형 나노발전기에 대한 연구는 나노에너지 관련분야의 해외저명 학술지인 Nanoenergy(Vol.12 p.268 2015) 및 Energy & Environmental Science (Vol.8 p.3198 2015)에 게재되었으며 PVC 나노파이버 및 고무밴드를 이용한 접촉형 나노발전기, Gore-Tex 옷감을 이용한 마찰전기형 나노발전기에 대한 연구는 Nanoenergy (Vol.54 p.209 2018)에 게재되었다. 바이오이미징 응용을 위한 나노형광입자관련 연구 및 축전기를 이용한 나노바이오 센서 관련 연구는 현재 총 10여편의 논문을 관련분야 SCI 우수전문학술지에 출판하였다. 이외에도 황윤회 교수가 사업단 단장으로 있는 BK21 PLUS 나노융합사업단은 약 20명의 교수와 3명의 연구원, 그리고 50여명의 대학원생이 2012년부터 나노에너지 및 나노메카트로닉스 분야의 연구를 매우 활발히 수행하고 있다.