누르면 전기 만드는 자가발전 섬유, 스프레이로 만든 센서가 도어락을 움직인 원리는?

손가락으로 버튼을 누를 때 생기는 작은 힘으로 전기를 만들고, 그 신호로 잠금장치까지 작동하는 섬유 센서가 개발됐다.

한국화학연구원과 한국기술교육대 공동연구팀은 서로 다른 고분자를 섞어 뿌리는 방식으로 자가발전 섬유를 제작했다고 2026년 10월 19일 밝혔다.

별도의 전원 없이 입력을 감지하는 스마트 도어락이나 웨어러블 센서에 적용할 수 있는 기술이다.

원리는 두 물체가 닿았다 떨어질 때 생기는 ‘마찰전기’다.

마찰전기 나노발전기는 버튼을 누르는 힘이나 빗방울이 지면에 닿는 힘처럼 일상에서 생기는 작은 기계적 에너지를 전기로 바꾼다.

발전량을 높이려면 접촉 면적을 넓히고 전기가 새는 것을 막아야 하는데, 기존에는 고전압 장비로 가는 섬유를 만든 뒤 누설 방지 소재를 덧입혀야 해 공정이 복잡했다.

연구팀은 전자를 끌어당기는 성질이 강한 불소계 고분자 P(VDF-TrFE)와 전하를 붙잡는 실리콘계 고분자 PDMS를 혼합해 스프레이로 분사했다.

마르는 동안 두 소재가 저절로 분리돼 PDMS는 바깥쪽에, P(VDF-TrFE)는 안쪽에 상대적으로 많이 모인다.

그 결과 바깥층이 전기 누설을 막는 구조가 별도 코팅 없이 형성되고, 공정이 단순해져 넓은 면적으로 제작하기도 쉬워졌다.

성능 시험에서는 전압 290볼트(V), 전류 7.5마이크로암페어(µA), 전력 밀도 최대 제곱미터당 1.23와트를 기록했다.

연구팀은 이 센서 12개를 키패드로 배열한 상자를 만들어 비밀번호를 인식하고 잠금장치를 작동시켰다.

버튼을 누르면 내부의 두 소재가 접촉해 전기가 발생하는 방식이다.

연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 컴포지츠 앤 하이브리드 머티리얼즈’에 2026년 9월 5일 발표됐다.