금속-유기 프레임워크 기반 마찰전자 성능 극대화 연구 내용 실려

제주대학교는 해양시스템공학 배진호 교수 연구팀의 금속-유기 프레임워크 기반 마찰전자 성능 극대화 연구논문이 세계 최고수준 저널인 ‘Advanced Science’에 실린다고 2일 밝혔다.

이날 제주대 해양시스템공학 배진호 교수(BK+ 빅데이터 기반해양융합전문인력사업단 단장) 연구팀에 따르면 금속-유기 프레임워크 (MOF, metal-organic frameworks)은 다양한 소자에 적용되는 매우 중요한 소재이다.

특히 마찰전기 나노발전 소자에 적용을 할 경우 환경에 강인한 특성을 보여 많은 연구가 되고 있다. 그래서 마찰전기 나노발전 소자의 성능을 극대화 하기 위한 연구로 MOF에 결합 되는 다양한 리간드 (Ligand)를 사용해 마찰전기 전하 성능에 대한 영향을 연구했다. 2-메틸이미다졸 (2Melm), 테레프탈산 (BDC), 벤젠트리카르복실산 (BTC)을 사용해 단일, 이진 및 삼원 리간드를 사용해 더 나은 TENG 성능을 입증했다.

본 연구의 구조적 특성 분석 결과, 다양한 리간드 화학 물질이 뚜렷한 MOF 특징과 작용기로 이어져 TENG 성능에 영향을 준다는 사실을 확인했으며, 단일 리간드 MOF(CoCe-2Meim, CoCe-BDC, CoCe-BTC)는 이진(CoCe-2MeimBTC, CoCe-BDC-BTC) 및 삼원 리간드 MOF (CoCe-2Meim-BDC-BTC)보다 성능이 낮음을 보였고, 이진 리간드 기반 CoCe-MOF는 CoCe-2Melm-BTC에서 이미다졸 고리와 (-COO-) 그룹의 결합 효과로 인해 최고의 성능임을 제시했다. 이러한 연구 결과로 환경에 강인한 MOF 기반의 마찰전기 나노발전 소자의 성능 향상을 통한 에너지 수확 소자 산업에 기여할 수 있을것 이라고 예상된다.

본 연구는 제주대 배진호 교수 연구팀, 울산과학기대 및 제주씨그렌트센터와 학제 간의 융합연구를 통한 전자소재 개발연구로 논문(교신저자 배진호 교수, 메인 제1저자 노만 무하마드 박사과정 대학원생, 공동 제1저자 사키브 카지 무하마드 박사)이 “Controlling Triboelectric Charge of MOFs by Leveraging Ligands Chemistry”의 논문 제목으로 세계 최고수준의 저널인 ‘Advanced Science (11권 35호)’에 실린다.

한편 본 연구는 과학기술정보통신부 지원의 중견연구 및 해외과학자유치사업 (BP), 해양수산부 지원의 제주씨그랜트센터 지원으로 수행됐다.