한양대학교 유기나노공학과 위정재 교수 및 한태희 교수 연구팀이 美육군연구소로부터 황 고분자 복합소재를 활용한 폐기물 기반 섬유형 웨어러블 마찰대전 소재 설계에 관한 연구과제를 수주했다. 연구팀은 해당 연구 과제를 통해 2년간 20만 달러 (한화 약 2억 5500 만원) 규모의 연구비를 지원받는다.

마찰대전은 표면에 양전하를 띌 수 있는 물체와 표면에 음전하를 띌 수 있는 물체를 서로 마찰시키는 경우 전기가 발생하는 현상으로 우리 생활 속에서 쉽게 찾아볼 수 있는 흔한 현상이다. 마찰대전 현상을 활용한 발전기를 마찰대전 발전기라고 부르며, 마찰대전 발전기를 활용하여 버려지는 기계적 움직임을 통해 음대전 및 양대전 물체의 마찰을 유발시켜 유용한 전기적 에너지를 발생시킬 수 있다.

황 고분자는 다량의 원소 황을 주쇄로 함유하는 고분자로써 전형적인 탄소 기반 고분자와는 광학적 및 전기적으로 전혀 다른 특성을 보이는 신 물질이다. 특히 황 고분자를 이루는 원소 황은 매년 석유 화학의 정제과정 중 탈황 공정으로 고순도로 발생되며, 매년 7백만 톤이 잉여로 발생되기 때문에 원소 황을 업사이클링을 한다면 새로운 밸류 체인을 형성 할 수 있다는 잠재력을 가지고 있다. 특히 원소 황은 탄소에 비해서 높은 전자친화도 값을 가지고 있어 주위의 전자를 쉽게 끌어당길 수 있는 특성이 있다.

위정재 교수 연구팀은 해당 현상에 주목하여 황 고분자를 새로운 마찰대전 발전기용 음대전 물질로서 소개한 연구내용을 2019년 및 2022년 국제 저명 학술지인 「Nano Energy (IF=19.069)」에 세계 최초로 공개한 바 있다.

연구팀은 “미육군연구소와 긴밀한 협업을 통해 폐기물 기반 원소 황을 활용해 황 고분자 복합소재를 제조하고, 이를 섬유형 웨어러블 마찰발전 시스템으로 활용하여 친환경 에너지 하베스팅 시스템 연구에 앞장서겠다”고 밝혔다.