차세대 소재 '화이트 그래핀'의 전기 생산 가능성 확인

원자력硏·경북대 연구팀, 육방정계 질화붕소 기반 압전소자 개발

국내 연구진이 '화이트 그래핀'이라고 불리는 차세대 반도체 재료 육방정계 질화붕소(h-BN)의 전기 생산 가능성을 처음으로 밝혀냈다.

한국원자력연구원 이경자 박사와 경북대 박귀일 교수 공동 연구팀은 육방정계 질화붕소의 압전 값을 처음으로 측정해 내고, 이를 이용해 플렉시블 압전소자(힘을 가하면 전기가 발생하는 소자)를 개발했다고 6일 밝혔다.

공동 연구팀은 육방정계 질화붕소를 수십 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 크기 분말로 만든 뒤 플라스틱판에 올려 판을 구부렸을 때 나오는 전압 신호를 측정해 압전 상수(힘을 가할 때 발생하는 전하의 양)를 계산해 냈다.

육방정계 질화붕소가 압전성을 갖는다는 사실은 그동안 이론적으로는 알려져 있었지만, 압전 상수를 실험적으로 측정한 것은 이번이 처음이다.

연구팀은 압전 상수를 활용해 육방정계 질화붕소 분말과 폴리머 소재를 결합, '플렉시블 압전소자'를 제작했다.

압전소자가 상용화하면 미세한 힘만으로도 전기를 생산할 수 있어 충전 없이 플렉시블·웨어러블 전자기기를 어디서나 사용할 수 있다.

심장 박동과 혈액 흐름 등 생체의 역학적 힘을 이용해 작동하는 신체 부착용 스마트 센서로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

박진호 한국원자력연구원 원자력안전연구소장은 "육방정계 질화붕소의 압전성과 방열성, 방사선 차폐 능력 등 우수한 성질을 이용해 고온 방사선 환경용 스마트 센서 개발 연구를 계속해 나갈 계획"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 자연과학 분야 국제 학술지 '에이씨에스 머티리얼즈 앤 인터페이스'(ACS Applied Materials & Interfaces) 이달 호에 실렸다.

/연합뉴스