초록 ▼

□ 연구개요
○ 이 연구는 프린팅 기술을 활용하여 생체 내 에너지를 효율적으로 수집 및 변환하는 자가 에너지 재생 소자를 개발하는 것을 목표로 함. 중점적으로는 생체 적합성 및 운동 에너지의 직접 전자 에너지 변환을 가능하게 하는 고효율 신축성 PVDF 기반 압전 재료의 개발, 이를 통합한 에너지 재생 장치의 설계 및 최적화에 주력함. 특히, 생체 적합성 향상을 위한 코팅 기술과 실시간 에너지 전환을 가능하게 하는 에너지 저장 장치의 효율화를 중점적으로 연구하여, 생성된 에너지의 저장을 위한 슈퍼커패시터 연구 및 관련 센서제조

□ 연구개요
○ 이 연구는 프린팅 기술을 활용하여 생체 내 에너지를 효율적으로 수집 및 변환하는 자가 에너지 재생 소자를 개발하는 것을 목표로 함. 중점적으로는 생체 적합성 및 운동 에너지의 직접 전자 에너지 변환을 가능하게 하는 고효율 신축성 PVDF 기반 압전 재료의 개발, 이를 통합한 에너지 재생 장치의 설계 및 최적화에 주력함. 특히, 생체 적합성 향상을 위한 코팅 기술과 실시간 에너지 전환을 가능하게 하는 에너지 저장 장치의 효율화를 중점적으로 연구하여, 생성된 에너지의 저장을 위한 슈퍼커패시터 연구 및 관련 센서제조가 복합적으로 이루어짐.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 이 연구는 프린팅 기술을 활용하여 생체 내 에너지를 효율적으로 수집 및 변환하는 자가 에너지 재생 소자를 개발하는 것을 목표로 하함. 본 연구는 세 가지 주요 목표로 설정되었으며, 각 목표에 따른 연구성과는 다음과 같음:
▶ 폴링처리가 필요 없는 고효율 신축성 압전소자 개발 및 생체 적합한 통합형 자가 에너지 재생 소자:PVDF를 기반으로 한 고효율 신축성 압전소자를 개발하여, 출력전압, 전류 및 전력 밀도가 각각 102V, 10μA 및 70μW/cm²를 달성함. 이는 로봇팔 센서로 활용 가능함을 보여주며, 생체 적합한 통합형 자가 에너지 소자로의 가능성을 시사함
▶ 탄소 기반 하이브리드 / 복합 나노 물질기반 EDLC 슈퍼커패시터 제조: 탄소 기반 하이브리드/복합 나노 물질기반 EDLC 슈퍼커패시터를 개발하여, 최대 에너지 밀도 38.16 Wh kg⁻¹과 최대 정전 용량 유지를 달성함으로써 기존 목표치를 초과 달성함
▶ 생체 적합한 통합형 자가 에너지 재생 소자 및 센서 개발:5-Hydroxymethylcytosine (5hmC)을 빠르고 라벨 없이 검출할 수 있는 금 나노입자/아연 산화물 나노막대 하이브리드 나노구조를 기반으로 한 전기화학 센서를 세계 최초로 개발하였음. 이 센서는 TET 결핍 간과 간세포 암종에서 감소된 게놈 5hmC를 효과적으로 검출하는 데 성공함.
○ 연구 기간 동안 총 35편의 SCI 논문을 주저자로 출판하였고, 1개의 특허와 6개의 출원을 달성하여, 제안된 목표에 대한 100%의 달성도를 보였음. 이러한 연구 성과는 생체 에너지의 효율적 전환과 자가 에너지 재생 소자 개발 분야에서 중요한 기여를 하였으며, 향후 생체 적합한 통합형 자가 에너지 소자로의 활용 가능성을 제시함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 이 연구는 프린팅 기술을 활용하여 생체 내 에너지를 효율적으로 수집 및 변환하는 자가 에너지 재생 소자를 개발함으로써, 웨어러블 전자 기기, 의료 모니터링 장치, 그리고 생체 의료 장치 등 다양한 분야에 적용 가능한 재생 가능 에너지 소스의 새로운 기반을 마련하였음. 이러한 혁신은 환경적 지속 가능성을 증진시키고, 기술적 혁신을 촉진하며, 개인의 건강 관리 및 삶의 질 개선에 기여할 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과 (주요 연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 18
• 끝페이지 ... 90