▲ (좌측부터) 김세진 석사과정(제 1저자), 손상현 박사과정, 최건주 박사 후 연구원 (공동저자), 박일규 교수

우리 대학 신소재공학과 박일규 교수 연구팀(김세진 석사과정, 손상현 박사과정, 최건주 박사과정)이 빗방울로 전기를 생산할 수 있는 기술 개발을 통해 에너지 나노 소재 분야에서 국제적으로 저명한 SCI급 저널인 ‘Nano Energy’ (IF 17.1, JCR 상위 5.35%)에 2026년 4월 게재되었다.

박일규 교수 연구팀은 정전기 유도 기반 기존 액적 발전기의 한계를 극복하기 위해, Faradaic 반응이 가능한 보조 전극을 도입한 Faradaic Electrode-Assisted Droplet Electricity Generator (FE-DEG) 시스템을 개발하여, 직류(DC) 기반의 고출력 에너지 하베스팅 성능을 구현한 연구 결과를 발표했다.

본 연구에서는 물방울과 전극 간 접촉 순서를 정밀하게 제어함으로써 금속 간 Faradaic 반응을 효과적으로 유도하고, 기존 DEG에서 지배적이던 교류(AC) 출력 메커니즘을 직류(DC) 출력으로 전환하는 새로운 전하 생성 메커니즘을 규명하였다. 그 결과, 단일 초순수 물방울당 최대 32.25 nC의 전하량을 확보하였으며, 실제 빗물과 유사한 전기적 환경에서는 출력 성능이 최대 30% 향상됨을 확인하였다.

특히, 본 시스템은 Faradaic 반응 기반 전하 생성과 구조적 설계를 결합함으로써 소자 면적 증가에 따라 출력이 선형적으로 향상되는 특성을 확보하였으며, 이를 통해 대면적 확장이 가능한 고출력 직류형 액적 발전 플랫폼으로서의 가능성을 제시하였다.

이번 연구는 물–금속 계면에서의 Faradaic 반응을 활용한 새로운 전기 생성 메커니즘을 제시함으로써, 기존 액적 기반 발전기의 교류 출력 및 낮은 전력 밀도 한계를 동시에 극복한 사례로, 친환경 에너지 하베스팅 기술의 실질적 응용 가능성을 한층 확장한 것으로 평가된다.

▲ 기존 DEG와 FE-DEG의 구조적 차이 및 단일 물방울에 따른 충전 거동

▲ 강우 환경 기반 친환경 에너지 하베스팅 시스템 모식도 및 대면적화에 따른 성능 향상

이 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업 및 교육부의 에너지환경연구소 중점연구소지원사업 (연구소장 권용재 교수)의 지원을 받아 수행되었다.

* 저널명: Nano Energy (https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2026.111960)
* 출판일: Available online 15 April 2026
* 논문 제목: Faradaic Electrode-Driven Interfacial Charge Transfer for Direct-Current Droplet Generators
* 저자: Se-Jin Kim, Sang-Hyun Sohn, Geon-Ju Choi, Il-Kyu Park*