미래의 동력: 새로운 나노 기술은 일상적인 움직임을 전기로 변환

이른 아침 달리기는 곧 건강을 증진하는 것 이상을 할 수 있을 뿐만 아니라 University of Surrey에서 개발한 획기적인 나노 기술 덕분에 웨어러블 장치에 전원을 공급하는 데도 도움이 될 수 있다. Surrey의 ATI(Advanced Technology Institute)는 기존 모델에 비해 140배 증가한 전력 밀도를 자랑하는 에너지 효율이 높고 유연한 나노 발전기를 만들었다. 이 혁신은 오늘날의 태양 전지에 필적하는 효율 수준을 가진 나노 장치로 이어질 수 있다.

저널 나노 에너지 (Nano Energy)에 발표 된이 연구는 Surrey의 장치가 운동과 같은 소량의 일상적인 기계적 에너지를 훨씬 더 높은 전력으로 변환 할 수있는 방법을 강조한다. 이 과정은 앰프가 전자 시스템에서 사운드를 증폭하는 방법과 유사하다. 예를 들어, 기존 나노 발전기가 10밀리와트의 전력을 생산하는 경우 이 새로운 기술은 해당 출력을 1,000밀리와트 이상으로 향상시킬 수 있어 다양한 에너지 수확 응용 분야에 매우 적합하다.

"nanogenerators의 꿈은 당신의 아침 뛰기, 기계적인 진동, 대양 파도, 또는 문을 열기 같이 매일 운동에서 에너지를 붙잡고 사용하기 위한 것입니다,"는 Md Delowar Hussain, Surrey의 대학에서 학문의 수석 저자를 말했다. 그는 "우리의 주요 혁신은 에너지 효율성을 더욱 높이기 위해 제조를 위해 확장할 수 있는 레이저 기술을 사용하여 34개의 작은 에너지 수집기로 기술을 미세 조정하는 데 있습니다"라고 덧붙였다.

이 개발을 특히 흥미롭게 만드는 것은 태양 전지판의 힘에 필적할 수 있는 잠재력이다. 이러한 장치의 높은 에너지 수확 밀도로 인해 언젠가는 자체 전원 센서에서 배터리 교체가 필요 없는 스마트 홈 시스템에 이르기까지 모든 것을 실행할 수 있다.

문제의 장치는 마찰 전기 나노 발전기 (TENG)로, 단순하고 일상적인 움직임에서 에너지를 포착하여 전기로 변환한다. TENG는 풍선을 머리카락에 문질러 낼 때 생성되는 정전기와 유사하게 접촉할 때 전기적으로 충전된 다음 분리되는 재료를 사용하여 작동한다.

이 연구의 공동 저자인 바스카 두뎀(Bhaskar Dudem) 박사는 이 기술의 미래 영향을 암시하면서 "우리는 곧 마찰 전기 기술을 사용하는 자체 동력, 비침습적 건강 관리 센서에 중점을 둔 회사를 출범할 예정입니다. 이와 같은 혁신은 지속 가능한 의료 기술 분야에서 새로운 스핀아웃 활동을 주도하고, 민감도를 개선하며, 산업 확장성을 강조할 것입니다."

서리 대학(University of Surrey)의 첨단기술연구소(Advanced Technology Institute) 소장이자 이 연구의 공동 저자인 라비 실바(Ravi Silva) 교수는 이 기술의 광범위한 영향을 강조하며 "우리 주변에서 기술이 계속 발전함에 따라 향후 몇 년 동안 전력을 공급하기 위해 에너지가 필요한 사물 인터넷(IoT) 장치가 500억 개 이상 있을 것으로 예측됩니다. 지역 친환경 에너지 솔루션이 중요하며, 이는 모든 기계적 움직임에서 에너지를 활용하여 소형 장치에 전력을 공급하는 편리한 무선 기술이 될 수 있습니다."라고 말했다.

Silva 교수는 또한 이러한 나노 발전기의 혁신적인 잠재력을 강조하면서 IoT 기반 자체 전원 스마트 시스템, 자율 무선 운영, 보안 모니터링, 스마트 홈 시스템, 심지어 Surrey 대학이 상당한 전문 지식을 갖춘 분야인 치매 환자 지원에도 사용할 것으로 예상했다.

"우리는 우리가 에너지에 관하여 생각하는 무슨을 변형시키는 이 nanogenerators의 잠재력에 관하여 믿을 수 없을 정도로 흥분합니다," 그는 결론지었다.