제주대학교(총장 송석언)는 메카트로닉스 공학과 김상재 교수 연구팀(제1저자 케이 카티케얀 박사)이 압전체와 초고용량 축전지를 접목해 스스로 발전하고 동시에 저장하는 자체축전 슈퍼커패시터 전력소자(SCSPC)를 제작하고, 전하분포 모니터링 실험·분석 기법을 개발했다고 11일 밝혔다.

이번 연구는 외부 전원 없이 기계적인 움직임만을 활용한 압전구동 전기화학 에너지변환 프로세스의 시각화가 가능한 압전화학분광법 개발의 실마리가 될 것으로 기대된다. SCSPC에 기계적인 힘이 가해질 때 발생하는 전극간의 전하분포와 움직임을 시각화해 자체충전 메커니즘을 이해할 수 있도록 했다.

가로, 세로 2cm의 SCSPC는 전극으로 실록신시트와 이오노겔로 코팅된 유기·무기 압전분리막을 구성해 소자 외부에서 누르는 힘 등의 변형에 의한 기계적인 에너지수확과 전극간의 전기화학적 전하저장이 동시에 가능한 에너지변환 기능을 확보한다. 제주대 연구팀은 실록신 전극의 전극전위와 전해질 이온농도를 관련시키는 네른스트(Nernst) 이론을 이용해 전극간의 압전전기화학반응에 의한 자체충전매커니즘을 처음으로 설명했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구, 기초연구실)의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 '네이쳐 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 5월 11일 게재됐다.