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지스트, 바람 불면 불이 켜지는 
마찰 전기 소자 개발
유전체 사이에 금속층을 삽입하여 바람 기반 고성능 마찰 전기 
소자 개발
드론 및 전기자동차 보조전원장치 활용 기대 
□ 지스트(광주과학기술원, 총장 김기선) 신소재공학부 정건영 교수 연구
팀이 친환경적 차세대 신재생 에너지원인 바람을 이용한 고성능의 마찰 
전기 소자를 개발하였다. 연속적으로 에너지를 공급할 수 있어 드론 및 
전기 자동차의 보조 전원 장치로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
 ∘ 본 연구에서 개발된 마찰 전기 소자는 바람의 운동에너지를 이용해 전
기를 생산하므로 공해가 없고 유지비가 적게 드는 장점이 있으며, 필
요 에너지를 지속 공급해 자가 발전 패러다임으로의 전환이 가능하다.  
□ 연구팀은 유전체* 필름 사이에 하부 전극에 연결된 금속층을 삽입하여 
대전된 유전체에 의한 정전기유도**를 향상시키고, 상부 전극을 위-아
래 듀얼 모드로 구성하여 한 번의 진동 사이클 동안 두 번의 마찰이 
가능한 구조를 갖는 바람 기반 마찰 전기 소자를 제작하였다. 
  *유전체 : 전기가 잘 통하지 않는 물질을 말함. 도체와 달리 유전체는 전하가 통과하지 
않지만 양전하에 대해서는 유전체의 음전하가, 음전하에 대해서는 유전체의 양전하가 늘
지스트(광주과학기술원) 보도자료
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배포일
2020.08.13.(목) 
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홍보팀 김효정 팀장
062-715-2061
홍보팀 이나영 선임행정원 
062-715-2062 
자료 문의
신소재공학부 정건영 교수
062-715-2320
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어서게 되어 극성을 지니게 됨.
  **정전기 유도 : 양전하 또는 음전하로 대전된 물체가 도체와 가까워질 때 자유전자가 이
동하여 도체 표면에 같은 양의 반대 전하가 유도되는 현상을 말함.
  기존의 바람 기반 마찰 전기 소자는 전압에 비해 낮은 전류값을 갖기 
때문에 상용화하기 어려웠다. 연구팀은 유전체 사이에 금속을 삽입하
여 전류를 약 12~15배 증가시켜 10배 이상의 생산 전력 밀도 특성을 
확인하였다.(생산 전력 밀도 : 3.28 mW/cm2
 본 연구성과를 LED 전구로 만든 ‘GIST’ 로고에 전원을 공급한 시연에 
성공하며, 이를 통해 일상생활에 마찰 전기 소자를 이용한 에너지 공
급 실현 가능성에 한걸음 가까워짐을 보였다.   
 ∘ 아울러 연구팀은 바람에 400 Hz 이상으로 펄럭이는 필름과 전극 간의 
효과적인 접촉 마찰을 초고속 카메라를 통해 파악하였다. 이에 따라 
유전체 필름의 움직임에 따른 전기적 메커니즘을 완벽 분석하였다.
□ 정건영 교수는 “이번 연구는 현재 바람 기반 마찰 전기 소자의 낮은 
출력 및 안정성 문제에 대한 극복 가능성을 제시하였다”면서, “향후 고
층 빌딩 외부와 같이 접근이 힘든 장소에서의 저전력 장치(센서, 디스
플레이 등) 뿐만 아니라 전기 자동차나 드론의 보조 전력 장치 등에도 
다양하게 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
□ 지스트 정건영 교수와 조성준 박사과정생(공동 제1저자), 신요섭 석사
과정생(공동 제1저자)이 주도한 이번 연구는 한국연구재단과 지스트가 
지원한 RISE 기관고유사업(GRI)의 일환으로 수행되었으며, 에너지 분
야 저명 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’에 7월 25일자에 게
재되었다.   <끝>  
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논문의 주요 내용
1. 논문명, 저자정보 
 - 저널명 : Nano Energy(2019 Impact Factor: 16.602) 
 - 논문명 : Triboelectric nanogenerator based on intercalated Al layer within 
fluttering dielectric film
 - 저자 정보 : 조성준(지스트 신소재공학부 박사과정, 공동 제1저자), 신요섭(지스트 
신소재공학부 석사과정, 공동 제1저자), 정건영 교수(지스트, 
교신저자)
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용 어 설 명
1.
Nano Energy
○ 독일의 Elsevier가 주관하는 에너지 분야의 권위 있는 국제 학술지 (2019년 
기준 impact factor : 16.602)
2. 마찰 전기 소자 
○ 유전체 필름의 기계적 움직임에 의해 필름과 전극 간 접촉 마찰로 발생한 
정전기를 이용하여 전기에너지를 생성하는 소자를 말함. 
3. 정전기 유도 
○ 양전하 또는 음전하로 대전된 물체가 도체와 가까워질 때 자유전자가 이동
하여 도체 표면에 같은 양의 반대 전하가 유도되는 현상을 말함.
4. Voc 
○ 전류가 흐르지 않은 상태에서의 해당 소자 양극간의 전위차를 말함.
5. Isc 
○ 해당 소자의 단자를 단락했을 때 흐르는 전류로, 외부에서 가해주는 전압을 
0으로 했을 때 흐르는 전류값을 말함.
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그 림 설 명
[그림 1] 유전체 사이에 금속층을 삽입하여 위, 아래 접촉이 가능한 바람 기반 마찰 
전기 소자. 유전체인 PTFE 사이에 bottom 전극에 연결된 금속층(Al)을 삽입하고 
top 전극을 위, 아래 dual mode로 구성하여 한 번의 oscillation cycle 동안 2번의 
마찰이 발생함을 유도한다.
[그림 2] 실제 제작한 소자의 전기적 성능 평가. 실제 제작한 소자를 15.1 m/s 하에 
서 성능 측정 결과, Voc(~232 V), Isc(~256 μA), 생산 전력 밀도(~3.28 mW/cm2)의 
특성을 보임.
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[그림 3] 응용 소자로의 적용. 실제 제작한 바람 기반 마찰 전기 소자를 LED와 연결하
여 15.1 m/s 하에서 안정적으로 작동함을 확인하였다.
[그림 4] 초고속 카메라를 이용한 펄럭이는 필름의 움직임 분석. 펄럭이는 필름을 
초고속 카메라를 통해 캡처하여 필름의 움직임에 따른 전기적 메커니즘을 완벽 분석
하였다.