밴드 우물 구조 조절로 전자 포집층 성능 극대화... 자가 발전 IoT 센서 구현 

에너지 분야 최고 수준의 학술지 「Nano Energy」 게재

정권범 동국대 물리반도체과학부 교수와 최덕현 성균관대 기계공학과 교수가 이끄는 연구팀이 정전 발전 성능 향상을 위한 전자 포집층의 발전된 개념 및 향상된 자가 발전 성능을 이용한 IoT 센서를 구현했다.  

최 교수는 “탄소 물질의 산소 결함에 따른 물리적 변화와 그에 따른 밴드 우물 전자구조와 전자 포집 성능 간 상관관계를 이해함으로써 정전 발전 성능을 향상시켰다. 또한, 제작된 소자를 통해 기구학적 설게를 접목해 지속적으로 구동 가능한 자가 발전형 IoT 습도 센서 작동에 성공했다”고 연구결과를 설명했다.

이는 전자 포집층으로 정전 발전 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기존 단순 탄소 물질의 전자 포집 성능을 제시하는 것이 아닌 전자구조 조절을 통한 포집 성능을 향상하기 위한 기준을 제시했다는 점에서 의미가 있다.  

정 교수는 “탄소의 산소 결함 조절을 통한 밴드 우물 구조를 변화시키는 것은 정전 발전의 전자 포집 능력을 향상시킬 수 있으며, 이런 향상은 정전 발전 출력이 매우 증가하는 것이다. 결과적으로 IoT 시대에 따른 전자기기 소형화에 문제가 되는 전력 에너지를 지속적으로 제공, 기기 수명을 영구적 또는 매우 증가시킬 수 있음을 의미한다”고 설명했다. 이어 “향후 탄소중립 정책에 따른 신재생 에너지 발전과 더불어 소형 전자기기의 자가 발전을 통한 구동에 적극 활용될 수 있을 것”이라고 기대감을 나타냈다.

한편, 기초와 응용과학을 접목한 이번 연구는 매우 흥미로운 결과로 평가받으며, 에너지 과학기술 분야 최고 수준의 학술지 「Nano Energy(IF=17.881, JCR 상위 4.641%)」 12월호에 게재될 예정이다.