경북대 박귀일 교수팀, 공정 시간 대폭 줄인 압전소자 개발

[대구=뉴시스] 박귀일 경북대학교 금속재료공학과 교수. (사진=경북대학교 제공) 2024.10.08. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[대구=뉴시스]정재익 기자 = 경북대학교는 금속재료공학과 박귀일 교수팀이 공정 시간을 대폭 줄인 고성능 압전소자를 개발했다고 8일 밝혔다.

박 교수팀은 플라즈마 처리 기술(Plasma annealing, PA)을 도입해 기존 열처리 공정보다 시간을 12시간 단축한 고성능 압전소자를 발명했다.  

전통적으로 가변형 압전소자를 제작할 때 열처리 공정은 필수다. 이 과정은 압전 재료의 결정화도와 성능 향상에 효과적이지만 공정 시간이 길고 재료 손상 가능성이 존재한다. 

플라즈마 처리 기술은 기존 열처리 공정보다 압전 고분자 소재의 높은 결정성과 압전 성능을 지닌다. 반결정질 고분자 재료인 PVDF에 플라즈마 처리를 적용한 결과, 압전 소자의 전압이 2.4배 증가하고 전류는 3.8배 향상됐다.

전체 공정 시간은 120분에서 10분으로 12배 단축되고 1만번의 반복적인 굽힘에도 성능 저하가 없는 것으로 확인됐다.

연구팀은 개발한 압전소자를 냉각수 공급 장치의 배관에 부착해 미세한 유속의 변화로 발생하는 진동을 효과적으로 감지하는 것을 확인함은 물론 센서로서의 적용 가능성을 제시했다.

한편 이번 연구의 교신저자는 박귀일 교수, 제1 저자는 같은 학과 박현준 석사과정생이다. 연구 결과는 에너지 분야 세계적 과학저널인 '나노 에너지'에 게재됐다.

박귀일 교수는 "기존 열처리 공정을 대체할 수 있는 고효율의 플라즈마 공정 기술을 개발했다"며 "고성능 가변형 압전 소자 연구에 적용될 수 있는 새로운 공정으로, 산업계에서 주목할 것으로 기대한다"고 말했다.


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