초록 ▼

□ 연구개요
바이오 메디컬/헬스케어 디바이스는 장시간 측정을 요구하므로 에너지 소비 효율성과 더불어 몸에 착용했을 때 이질감이 없이 편안하도록 에너지 저장 디바이스를 구현해야 한다. 현재 개발된 웨어러블 에너지 생산/변환/저장 기기들은 사람의 피부나 장기 위에 오랫동안 부착 가능케 하는 얇고, 가볍고, 부드럽고, 잘 늘어나는 성질을 갖지 못하고 있다. 그래서 이러한 문제점을 해결하기 위해 딱딱한 칩 크기의 디바이스와 부드러운 패키징 시스템을 재료공학과 기계공학적 접근을 통해 아주 부드러우면서 잘 늘어나고 큰 변형에서도 원상태로

□ 연구개요
바이오 메디컬/헬스케어 디바이스는 장시간 측정을 요구하므로 에너지 소비 효율성과 더불어 몸에 착용했을 때 이질감이 없이 편안하도록 에너지 저장 디바이스를 구현해야 한다. 현재 개발된 웨어러블 에너지 생산/변환/저장 기기들은 사람의 피부나 장기 위에 오랫동안 부착 가능케 하는 얇고, 가볍고, 부드럽고, 잘 늘어나는 성질을 갖지 못하고 있다. 그래서 이러한 문제점을 해결하기 위해 딱딱한 칩 크기의 디바이스와 부드러운 패키징 시스템을 재료공학과 기계공학적 접근을 통해 아주 부드러우면서 잘 늘어나고 큰 변형에서도 원상태로 복원 가능한 탄성을 갖는 에너지 디바이스가 구현되어야 한다.
본 과제의 목적은 웨어러블 소자에 적용할 수 있는 에너지 저장소재 개발에 대한 기초를 다지기 위한 것으로 고출력/고용량 에너지 소재를 본 연구진에서 개발된 피부부착 플랫폼에 적용하여 향후 웨어러블 바이오 메디컬 소자를 구현하려고 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
<연구 목표>
- 나노입자가 균일 (1~5 nm size)하게 분산된 탄소 하이브리드 소재 합성 가능 여부
- 하이브리드 소재를 이용한 고용량(>100 Wh/kg)/고출력(>10kW/kg) 에너지 저장 소재 개발 여부
- 긴 수명 특성 (> 100,000 충/방전 사이클)
<연구 결과>
- 다양한 종류의 나노입자 (Pt, Fe3O4, Ni, Co, MnO, MnO2)와 탄소나노구조체와의 하이브리드화를 성공적으로 초과 달성함. 각 나노입자는 1-5 nm 사이즈로 다양한 크기를 가짐.
- MnO 또는 MnO2 / graphite 하이브리드 소재는 1.34 V, 2.0 V에서 평탄 전압을 갖고 100 mA/g 조건에서 약 400 mAh/g, 1600 mA/g에서 약 350 mAh/g 특성을 구현함으로써 세부 목표를 달성함.
- 현재 lithium ion battery 기준으로 MnO / graphite 소재사용으로 100 충/방전 사이클을 안정적으로 확보하였고 슈퍼캐패시터로 긴 수명 특성을 시험중임.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 다양한 물리, 화학적 분석 방법을 통해 근본적으로 에너지 변환/저장 특성을 제어할 수 있는 재료의 구조, 특성의 원인을 규명하였다. 따라서, 본 연구에서 사용된 소재뿐 만 아니라 본 연구에서 다룬 표면 반응들과 관련된 연구 분야에도 문제 해결의 실마리를 제공할 수 있다는 관점에서 학문발전에 기여도가 크다고 생각된다. 또한, 소재개발에만 머무르지 않고 실제 일상생활에 사용할 수 있는 디바이스들에 소재들을 적용함으로써 그에 따른 실용적 부분에 대한 가치도 높다고 생각된다. 국내·외에서 신재생 에너지에 대한 관심이 지속적으로 있어왔고 최근 들어 헬스케어, 사물인터넷 분야에 대한 관심이 지대하게 발생하고 있다. 이런 점에서 소재 연구를 통해 고효율/고성능의 에너지 변환/저장 물질을 개발하고 이것을 실제 헬스케어 디바이스에 접목하는 것은 크게 매력적이라 할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 9
• [붙임1] 대표적 연구실적 ... 15
• 끝페이지 ... 24