초록 ▼

1. 서론



기술 발전 및 인구 증가에 따른 화석연료의 급격한 고갈 및 이에 수반되는 환경오염은 지속 가능한 친환경 에너지(태양에너지, 지열에너지) 산업의 발전을 유도하고 있다. 더불어 모바일 디바이스, 웨어러블 스마트디바이스, 사물인터넷(internet of things, IoT) 기술의 발전 및 사용량 증가는 기존의 부피가 크고, 무거운 배터리를 일부 대체하여 마이크로와트에서 밀리와트 수준의 파워를 출력할 수 있는 에너지 하베스팅 소자의 발전을 요구하고 있다[1]. 에너지 하베스팅 기술에는 태

1. 서론



기술 발전 및 인구 증가에 따른 화석연료의 급격한 고갈 및 이에 수반되는 환경오염은 지속 가능한 친환경 에너지(태양에너지, 지열에너지) 산업의 발전을 유도하고 있다. 더불어 모바일 디바이스, 웨어러블 스마트디바이스, 사물인터넷(internet of things, IoT) 기술의 발전 및 사용량 증가는 기존의 부피가 크고, 무거운 배터리를 일부 대체하여 마이크로와트에서 밀리와트 수준의 파워를 출력할 수 있는 에너지 하베스팅 소자의 발전을 요구하고 있다[1]. 에너지 하베스팅 기술에는 태양광(photovoltaic) 발전, 압전(piezoelectric) 발전, 전자기(electromagnetic) 발전, 열전(thermoelectric) 발전, 마찰전기(tribo-electric) 발전 등이 있으며 다양한 리뷰 논문에서 관련 기술 동향에 대해 다루고 있다[2-5].



마찰전기형 나노발전 소자(triboelectric nanogenerator, TENG)는 2012년 1월 처음 보고된 이래로 관련 연구가 활발히 진행되고 있으며, 성능 또한 급격하게 발전하였다(그림 1]. TENG 기술에 대한 논문 수는 2012년 6편에서 연평균 약 93% 증가하여 2019년 599편에 이르렀으며, 전류밀도와 파워밀도 또한 초기에 비해 약 수백 배 정도 증가하였다[6-15]. 최근에는 실용화 및 상용화를 위한 TENG 기반의 다양한 응용 기술(자가발전 시스템, 마이크로/나노 에너지, 블루 에너지 등)에 대한 보고가 이루어지고 있다.



본고에서는 TENG 소자의 작동 원리 및 TENG 소자의 응용 기술 동향, 향후 전망에 대해 살펴보고자 한다.



그림 1. (a) TENG 소자 관련 연도별 논문 수 변화[16], (b) TENG 소자의 전류밀도 및 파워밀도 성능 변화



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