왼쪽부터 시계방향으로김상우 성균관대교수, 이주혁·승완철·김성균·김도환
석사과정생, 이근영박사과정생.

에너지 효율을 획기적으로 높인 '압전壓電에너지 발전 소자素子'를 국내 연구진이 구현함으로써 차세대 친환경 에너지 개발에 한 걸음 다가섰다. 초음파, 미세진동, 혈류, 바람, 조류, 신체움직임 등 주변환경에 존재하는 에너지를 압전효과를 이용해 전기에너지로 변환하는 소자다. 이 연구는 김상우 성균관대 교수(신소재공학부, 성균나노과학기술원)가 주도하고 이근영 박사 과정생(제1 저자), 최덕현 경희대교수(공동교신저자), 종린왕Zhong Lin Wang 미국 조지아텍 교수가 참여했다. 교육과학기술부와 한국연구재단에서 추진하는 선도연구센터지원사업(NCRC)과 미공군협력사업의 지원을 받았으며, 나노 과학분야 권위 있는 학술지《Nano Letters》온라인 속보판에 실렸다. ※ 논문명: P-Type Polymer-Hybridized High-Performance Piezoelectric Nanogenerators.

김상우 교수 연구팀은 유·무기물 하이브리드 구조를 이용해 효율이 높은 '압전 에너지 발전 소자'를 만드는 데 성공하고, 구동 메커니즘을 명쾌하게 규명했다. 현재 전 세계적으로 활발하게 연구 중인 무기물 압전 반도체 물질을 기반으로 한 압전 에너지 발전 소자는 물질 내부에 존재하는 자유 전자로 말미암아 압전 효율이 높지 못한 것으로 알려졌다. 김 교수팀은 무기물 압전 반도체 내부에 존재하는 자유 전자를 효과적으로 제거해 고효율 압전 에너지 발전 소자를 구현하고자, n형 무기물 압전 반도체 물질(산화아연, ZnO)과 p형 폴리머 물질(P3HT)을 나노 구조로 제어·접합하고, P3HT 내부에 존재하는 정공과 산화아연 내부에 존재하는 자유 전자와의 결합을 유도해 압전효율을 크게 늘렸다. n형 무기물 압전 반도체는 전기 전도 현상을 지배하는 주된 운반체가 정공(Hole)이 아니라 전자(Electron)인 무기물 압전 반도체다.