초록 ▼

본 연구에서는 인체에 무해한 무기물로 압전 반도체 용액을 제작하고 이를 코팅, 저온 열처리하는 방식으로 나노압전 박막을 제작하고 이를 이용한 나노압전소자를 제작하였음. 기존의 기술인 진공증착 등 대형장비를 이용한 압전물질 제작방법에 비하여 저온에서 열처리해 만들 수 있기 때문에 적은 비용으로 안전하고 간단하게 제작이 가능함. 또한 인체 무해한 친환경 무기물을 사용하여 두께가 얇은 에너지수확소자를 제작하여 팔을 오므리거나 무릎을 굽히는 등의 간단한 동작으로 전기 생산이 가능해 의류형 패치나 모바일 기기 등 다양한 분야에 활용될 것으로

본 연구에서는 인체에 무해한 무기물로 압전 반도체 용액을 제작하고 이를 코팅, 저온 열처리하는 방식으로 나노압전 박막을 제작하고 이를 이용한 나노압전소자를 제작하였음. 기존의 기술인 진공증착 등 대형장비를 이용한 압전물질 제작방법에 비하여 저온에서 열처리해 만들 수 있기 때문에 적은 비용으로 안전하고 간단하게 제작이 가능함. 또한 인체 무해한 친환경 무기물을 사용하여 두께가 얇은 에너지수확소자를 제작하여 팔을 오므리거나 무릎을 굽히는 등의 간단한 동작으로 전기 생산이 가능해 의류형 패치나 모바일 기기 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대됨. 제작된 압전에너지소자는 0.66V, 55.5nA/㎠의 최대성능을 보이며, 간단한 저온형 용액공정을 이용하여 제작됨으로서, 공정 비용이 많이 들고 복잡하던 기존의 압전에너지 수확소자를 대체할 수 있을 것으로 전망됨. 또한 플렉서블 형태의 소자로서 기존의 압전소자에서 적용되지 못했던 새로운 응용분야를 개척할 수 있음.. 본 연구결과는 재료분야 권위지인 어드밴스드 머터리얼스에 inside 표지논문으로 게재되었으며, 특히 용액형 압전반도체 제작방법은 특허로서도 출원, 등록되었음. 유명 언론사인 매일경제, 연합뉴스, KBS 등에 본 연구결과를 다룬 뉴스기사가 보도됨. (2012년 11월 28일)

또한, 간단한 용액 공정을 통하여 나노크기의 열전소재를 다양한 형상으로 합성하는데 성공하였음. 본 공정은 매우 간단하며, 특히 빠르게 합성이 이루어지기 때문에 다양한 나노크기의 열전 소재 합성에 공통적으로 이용될 수 있으며 이는 최초로 보고된 결과임.

본 과제를 통해 플렉시블 압전/열전 에너지 하베스팅 소자를 위한 요소기술을 개발하였으며, 이를 세계적인 학술지에 보고 및 특허 등록을 하였음. 이러한 본 연구결과는 유수의 언론매체에 소개되었으며, 향 후 플렉시블 에너지 하베스팅 소자개발에 젓요한 역할을 할 것으로 기대됨.

(출처 : 보고서 초록 3p)

Abstract ▼

In this study, harmless inorganic piezoelectric semiconductor thin film was fabricated using low-temperature-solution-process and applied to invent all solution-processed flexible thin film piezoelectric nanogenerator. Compared to the conventional film fabrication process, such as vacuum evaporation

In this study, harmless inorganic piezoelectric semiconductor thin film was fabricated using low-temperature-solution-process and applied to invent all solution-processed flexible thin film piezoelectric nanogenerator. Compared to the conventional film fabrication process, such as vacuum evaporation, which conducted in large-scale manufacturing system, the low temperature solution processed nanogenerator is able to fabricate in low-cost with safety and simplicity. Moreover, eco-friendly and the highly elastic thin film allowed the piezoelectric energy to be generated through muscle stretching such as arm and knee bendings of the piezoelectric units. These flexible nanounits are promising for use in various field such as human patches and mobile electronics as energy harvesters. The output voltage and current density of the piezoelectric nanogenerator was 0.66V and 55.5nA/㎠. This simple and low temperature processed nanogenerator could be an alternative of conventional nanogenerator fabricated at high temperature with complicated system. The result of this study was published in ‘Advanced Materials’ as an inside front cover and especially a patent application on the manufacturing method of the all-solution-processed flexible thin film piezoelectric nanogenertor has been registered. famous media outlets such as Maeil Business, Yonhap News, KBS have reported on the result of our flexible piezoelectric nanounit as a promising energy harvester (News on 28. Nov. 2012).

Futhermore, nano-structured thermoelectric materials (Bi₂Te₃ and Bi₂Se₃ nanodiscs and nanosheets) were first synthesized using quick and simple solution process. This quick and simple synthetic method is able to be applied in fabrication of various nanoscale thermoelectric materials in common.

Our group have developed essential techniques and materials for flexible piezo- and thermoelectric device and reported on the world-famous academical paper ‘Advanced Materials and also on a patent on fabrication methodology of the flexible piezo-device as well as the famous media outlets. The all-solution-processed flexible thin film nanogerator is expected to play a key role in flexible energy harvesting system.

(출처 : ABSTRACT 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 초록 ... 3요 약 문 ... 4A B S T R A C T ... 7S U M M A R Y ... 8목차 ... 12C O N T E N T S ... 13제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 14 1. 연구개발의 목표 ... 14 2. 연구개발의 필요성 ... 15제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 21 1. 세계적 수준 ... 21 2. 국내수준 ... 34 3. 국내외 연구현황 ... 43제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 44 1. 연구 범위, 연구수행방법 및 연구 내용 ... 44 2. 연구 수행 내용 ... 45 3. 연구 결과 ... 60제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 61 1. 연구 개발 목표의 달성도 및 기술 발전의 기여도 ... 61 2. 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가 ... 62제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 64 1. 연구개발결과의 활용방안 ... 64 2. 기대 성과 ... 64제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 66 1. 유체흐름 발전소자 (Fluidic Droplet Generator) ... 66 2. 마찰대전 발전소자 (Triboelectric Generator) ... 69제 7 장 단계 평가의견 반영 항목 ... 74제 8 장 참고문헌 ... 78끝페이지 ... 80