집 에너지 & 그린 테크 집 하이테크 & 이노베이션 2025년 4월 16일 특징 GIST 편집자 노트 Mimosa seed 바이오 압전 장치는 고효율의 자체 충전 슈퍼 커패시터로 작동합니다. 제작: Ingrid Fadelli , Tech Xplore mimosa pudica linn 씨앗의 다기능 (에너지 생성, 저장 및 자체 충전). 사진 제공: Singh et al.

[뉴스에프엔 조남준 기자] 인도 공과 대학 Kharagpur의 재료 과학 센터 연구팀은 최근 미모사 푸디카(Mimosa pudica linn) 씨앗을 활용한 혁신적인 바이오 압전 나노 발전기 및 자체 충전 슈퍼커패시터를 개발했다.

최근 외신에 따르면 이 장치는 생체 적합성, 고효율 에너지 변환, 그리고 환경 친화적인 특성을 갖추고 있어, 특히 의료용 임플란트와 웨어러블 전자 기기에서 큰 잠재력을 보인다.

현재 많은 전자 산업에서 사용되는 에너지 발전기는 독성이 있는 무기 압전 재료를 기반으로 하고 있으며, 이는 환경 오염을 초래하고 생체 적합성 문제를 야기한다. 이에 비해 연구팀은 미모사 푸디카 씨앗을 활용하여 이러한 문제를 해결하고자 했다. 이 씨앗에서 추출한 하이드로겔을 사용하여 기계적 에너지를 수확하고, 이를 효율적으로 저장할 수 있는 기술을 개발했다.

이 새로운 장치의 가장 큰 장점은 환경에 미치는 영향이 적다는 점이다. 기존의 무기 압전 재료와 달리, 미모사 씨앗을 활용한 이 기술은 독성이 없으며 생체 적합성까지 갖추고 있다. 또한, 이 장치는 높은 에너지 변환 효율을 자랑하며, 수천 번의 사이클에도 안정적인 성능을 발휘한다.

연구팀은 미모사 씨앗에서 추출한 하이드로겔을 사용하여, 압전 출력을 ~13.5V 및 ~2.98μA로 달성했다. 이 수치는 다른 바이오 기반 에너지 수확 장치들을 능가하는 성능을 보였다. 또한, 이 장치는 6,000회 이상의 작동 주기 후에도 87.5%의 정전 용량을 유지하며, 높은 에너지 밀도(125.4Wh/kg)와 전력 밀도(1200W/kg)를 기록했다.

이 기술은 심박 조율기와 같은 이식형 의료 기기에서 배터리 교체 없이 안정적인 전력을 제공할 수 있으며, 건강 모니터링 기기나 IoT 센서와 같은 웨어러블 전자 장치에도 적용 가능하다. 또한, 기존의 독성 물질을 대체할 수 있는 안전하고 지속 가능한 에너지 솔루션으로 주목받고 있다.

앞으로 연구팀은 이 기술의 효율성을 더욱 개선하고, 실제 의료 및 웨어러블 전자 기기 프로토타입에 통합할 계획이다. 또한, 압전, 마찰 전기, 태양 에너지를 결합한 하이브리드 시스템을 탐구하여 다기능성을 확장할 예정이다.

미모사 씨앗을 활용한 이 바이오 압전 장치는 지속 가능한 에너지 시스템의 중요한 발전을 의미한다. 환경 친화적이며 고효율적인 이 기술은 의료 분야와 웨어러블 전자 장치의 발전을 이끌 가능성이 높다.

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