| 초록 |
압전기반의 나노발전기는 적용 가능성이 높아 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 웨어러블 센서, 인체 삽입 등 인체에서 발생하는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 연구가 활발히 연구되고 있으나, PZT, ZnO, PMN-PT, BaTiO3, PVDF와 같은 기존의 무/유기 물질 기반의 압전 소재의 경우 취성과 독성, 생체 적합성 결여로 인하여 웨어러블 센서, 인체 삽입 등에는 한계가 있는 실정이다. 따라서 생체 적합성을 갖춘 콜라겐 성분을 이용한 압전 발전기가 연구되고 있으며, 본 연구에서는 천연 바이오 물질인 실크를 탄산나트륨(Na2CO3)를 이용하여 섬유외부의 세리신(sericin)을 제거한 피브로인 (fibroin)을 압전물질로 채택하였다. 이를 이용하여 직물과 용액 상태의 다양한 방식으로 바이오 압전 발전기를 제작하여 압전특성을 확인하였다. 실크 피브로인의 d33 값은 0.25 N, 110 Hz의 조건에서 8~10 pC/N을 나타내었고 누름장치를 이용했을 때 5mm변위에서 조건에 따라 10~30μW/cm2 전력 밀도를 나타내었다. 다양한 신체 움직임을 통한 변위 조건에서도 1V 이상의 전기적 특성을 나타내어, 실크 피브로인은 바이오 압전 발전기로서 적용 가능성이 높음을 확인하였다. |
