김기현 교수 연구팀과 한국과학기술연구원 (KIST) 김광호 박사 연구팀, 그리고 성균관대학교 나노공학과 안성필 교수 연구팀은 천연에서 유래한 리그닌을 이용하여, 리그닌/폴리카프로락톤 나노섬유(NF) 기반 마찰전기 나노발전기(TENG)를 개발하여 산업적 실용성을 확인하는데 성공했다.

최근 에너지 위기와 환경오염에 대한 우려를 완화할 수 있는 친환경적이고 지속 가능한 에너지 수확이 요구되고 있다. 이러한 탄소 중립 에너지 수확기를 개발하기 위해서는 자연에서 추출한 바이오 소재를 활용하는 것이 필수적이다. 이 연구에서는 천연 유래 리그닌을 이용하여, 리그닌/폴리카프로락톤 나노섬유(NF) 기반 마찰전기 나노발전기(TENG)를 전기방사 기법을 사용하여 제작했다. 전기방사 리그닌/폴리카프로락톤 NF의 나노 텍스처 형태와 리그닌의 친수성으로의 습윤성 변형은 삼양성 물질과 삼음성 물질 간의 전자 전달을 크게 향상시켜 동급 최고의 에너지 수확 효율을 달성할 수 있었다. 리그닌 기반 TENG의 출력 전압은 9N의 비교적 낮은 태핑력과 9Hz의 주파수에도 불구하고, 95V를 초과합니다. 주사전자현미경, 핵자기공명분광기, X-선 회절분석, FT 적외선 분석, 원자힘 현미경 등 다양한 기계적 및 물리화학적 특성 분석을 통해 개발된 리그닌 기반 TENG의 기계적 내구성, 생체적합성, 산업적 실용성을 확인하였다. 

이 연구는 친환경 및 지속 가능한 과학 기술(GREEN & SUSTAINABLE SCIENCE & TECHNOLOGY) 분야의 5% 이내 상위 학술지인 EcoMat (Impact Factor 14.6)에 발표되었다. 

*논문명: Performance-enhanced eco-friendly triboelectric nanogenerator via wettability manipulation of lignin