‘NGPT 2018’ 개최…압전전자공학·나노발전 기술 진수 공유

4차 산업혁명의 시작인 스마트 센서의 전력공급에 최적화된 에너지 하베스팅 분야의 현재와 미래를 조망하는 국제 학술대회가 국내 최초로 열렸다.

8일부터 11일까지 서울 종로구 성균관대학교 600주년기념관에서 열린 ‘NGPT 2018(International Conference on Nanogenerators and Piezotronics)’에서 나노 발전과 압전 소자 등 에너지 하베스팅 관련 연구 성과가 공유됐다.

NGPT는 에너지 하베스팅을 주제로 한 국제 학술단체이자 학술대회로, 2012년 중국에서 처음 열린 뒤 2014년 미국, 2016년 이탈리아, 올해 한국 등 2년마다 국가를 순회해 열렸다.

에너지 하베스팅은 빛이나 열, 진동, 바람 등 우리 주변에서 흔하게 발생하는 다양한 기계-열적 에너지를 전기 에너지로 전환하는 차세대 발전 기술 중 하나다.

전자기기의 자가 구동과 배터리의 보조 전원으로 최근 활발하게 연구되고 있다.

특히 종린왕 미국 조지아공대 교수와 김종민 영국 케임브리지대 교수, 해이샤 장 중국 베이징대 교수, 김승욱 미국 캘리포니아대 버클리 교수 등 세계적으로 권위를 인정받고 있는 학자들이 특별 강연자로 나서, 에너지 하베스팅 관련 기술과 연구, 산업 동향을 조망했다.

NGPT 2018에서는 다양한 에너지 하베스팅 재료·소자의 응용을 위해 전문가 네트워킹을 통해 이론적 모델링과 이를 실제 합성 및 특성 제어할 수 있도록 구현·규명할 수 있는 방안을 모색했다.

또 나노 발전과 압전 전자 공학 기반의 신기술 개발 및 시장 동향을 공유하고, 노하우를 교류하는 등 공동연구 활성화를 위한 다양한 프로그램이 진행됐다.

먼저 올해 대회에서는 ▲나노발전 ▲압전 전자 공학과 마찰전자학 ▲나노발전용 재료 및 전자기술 등 3가지 메인테마를 중심으로 관련 논문과 연구성과 등이 발표됐다.

특히 종린왕 미국 조지아공대 교수와 김종민 영국 케임브리지대 교수, 해이샤 장 중국 베이징대 교수, 김승욱 미국 캘리포니아대 버클리 교수 등 세계적으로 권위를 인정받고 있는 학자들이 플레너리 스피커로 나서, 에너지 하베스팅 관련 기술과 연구, 산업 동향을 조망했다.

에너지 하베스팅 분야 세계 최대 권위자이자 NGPT 설립 멤버인 종린왕 교수는 ‘나노발전과 압전전자공학-현황과 전망’ 발표를 통해 무선 나노기기·시스템 개발 과정에서 압전전자공학과 나노발전기의 역할과 전망, 나아갈 방향 등을 제시해 눈길을 끌었다.

이번 대회의 조직위원장을 맡은 김상우 성균관대 교수와 이건재 KAST 교수도 튜토리얼 세션을 통해 압전소자와 마찰전기의 재료특성과 의학·웨어러블용 플렉서블 전자 시스템의 자가발전 등에 대해 조명해 주목을 받았다.

이밖에 국내외 학계, 연구계, 산업계 전문가들이 연사로 나서 압전, 나노발전 등 관련 기술 정보를 공유했다.

김상우·이건재 대회 조직위원장은 “NGPT는 나노 발전, 압전전자공학을 주제로 한 국제대회로 2012년 중국에서 창립회의가 열렸으며, 2014년 미국, 2016년 이탈리아에서 2년에 한 번씩 개최됐다”며 “올해 서울 대회가 관련 연구원과 엔지니어들이 자신들의 연구성과와 아이디어를 공유하고, 함께 발전할 수 있는 기회를 제공하는 만남의 장이 되길 바란다”고 전했다.

“우리 주변에는 버려지고 있는 다양한 에너지들이 있습니다. 가령 건물의 수도관을 예로 들면, 물이 흐를 때 진동이 발생하는 데 이런 운동에너지를 전기에너지로 전환할 수 있는 기술을 에너지 하베스팅이라고 하죠. 이런 에너지들은 사실 너무나 작아 과거에는 그냥 무시해도 될 정도였지만, 최근 들어 전자 소자의 에너지 소비량이 줄어들면서 자가발전 시스템 활용 가능성이 높아지고 있습니다.”

NGPT 2018 조직위원장인 김상우 성균관대 교수는 “철도를 예로 들면, KTX 노선에 균열이 생기거나 파손되면 큰 사고의 원인이 될 수 있다. 때문에 사람들이 일일이 체크하며 안전성을 검증한다”며 “철도 노선 곳곳에 센서를 설치해 문제를 찾을 수 있도록 만들면, 인력 투입을 크게 줄일 수 있을 것이다. 그럼 한단계 더 들어가서 센서에 필요한 전기를 어떻게 공급할지를 고민해본다면. 전선을 연결할지, 배터리를 이용할지 둘다 쉽지 않은 문제다. 유지보수와 배터리 교체 등에 더 많은 인력이 필요할 수도 있다. 사람이 편하자고 만든 시스템인데, 오히려 불편을 초래하는 것”이라고 말했다.

“여기서 최적의 답은 에너지 하베스팅을 이용하는 것일 수 있습니다. KTX가 지나갈 때마다 발생하는 진동, 운동에너지를 전기에너지로 전환하면 센서에 별도 전원공급 시스템을 연결할 필요 없이 자가발전이 가능하게 되죠. 최근 4차 산업혁명으로 사물인터넷(IoT)과 빅데이터가 주목받고 이를 가능케 하는 스마트 센서에 대한 수요가 급격히 커지고 있어요. 에너지 하베스팅은 스마트 센서의 자가발전을 구현, 4차 산업혁명에 최적화된 차세대 발전 기술이라고 할 수 있습니다.”

김 교수는 “그동안 나노 규모의 작은 에너지로 무엇을 하겠냐는 편견으로 에너지 하베스팅 연구에 어려움을 겪은 연구자들이 많았다”며 “지금은 미래 가능성을 인정받아, 상업화 적용 단계에까지 오게 됐다. 보다 많은 연구자들이 이 분야에 관심을 갖고, 연구 성과를 만들어갈 수 있도록 노력할 것”이라고 전했다.