제주대 배진호 교수팀은 α-beryllium oxide/PVDF 합성 소재와 관련한 연구논문이 세계 최고수준 저널 ‘Advanced Functional Materials’에 게재된다.

본 연구진은 저온 졸-겔 중합 방법을 사용하여 육각형 α-BeO 결정을 성공적으로 합성했고, 시트르산 도핑 농도 최적화를 통해 합리적인 BeO 유전 상수를 찾아내, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 합성된 α-BeO 결정을 결합한 유연한 압전 나노발전기 소자를 개발했다. 개발된 소자 전자피부 인간-기계 인터페이스, 생체역학적 모니터링 및 에너지 수확 응용 분야에서 크게 기여 할 것으로 판단되며, 특히 현대의 전자기기에서는 다양한 능동 및 지능형 응용으로 인해 유연한 박막 다양성을 가진 압전 소자가 주목받고 있다.

이러한 소자의 효능은 활성층 재료의 유전 상수에 달려 있어 적절한 압전 재료를 선택하는 것의 중요성을 강조 되어, 본 연구에서는 중합 메커니즘을 활용한 저온, 간단한 졸-겔 공정을 통해 육각형 α-베릴륨 산화물(BeO) 결정을 합성해 전구체 물질인 시트르산(CA)의 도핑 농도를 변화시키는 실험을 통해, 2 wt% CA 도핑으로 유전 상수인 11.4 달성했다. 이렇게 얻은 소재를 기반으로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVD)를 결합해 유연한 압전 나노발전기를 개발했다. 개발된 소자는 8 V와 2.5 μA의 발전 성능을 보였다. 이렇게 개발된 소자는 인공 전자 피부부터 자가 구동 장치에 이르기까지 잠재적인 응용 분야가 무한하다고 판단된다.

제주대 해양시스템공학 배진호 교수(BK+ 빅데이터 기반해양융합전문인력사업단 단장) 연구팀은 서울대학교 차세대융합기술연구원 전영표 박사 (공동 교신저자) 팀과 융합연구를 통해 본 연구 결과를 도출했고, 본 논문의 제 1저자로서 제주대학교 파틸 찬드라세카르 삼바지 박사가 주도적으로 연구를 수행했다. 파틸 찬드라세카르 삼바지 박사는 현재 Khalifa University 박사후연구원으로 왕성한 연구를 수행하고 있다.

논문 제목은 ‘High flexible, ultra-robust piezoelectric nanogenerator based on hexagonal α-beryllium oxide/PVDF composite thin film: E-skin and energy harvesting applications’이고, 2025년 2월 12일에 세계 최고수준의 저널인 ‘Advanced Functional Materials (36(13), IF 19)’에 실렸다고 밝혔다. 본 연구에서 제주대는 제주대 그린수소 글로컬 선도연구센터, 제주대 제주씨그랜트센터의 지원으로 수행됐다.