전북대학교 정창규 교수(신소재공학부 전자재료공학전공) 연구팀이 마찰전기 대전(帶電) 순서가 시시각각 다르게 변화하는 메커니즘을 이론과 실험을 통해 규명했다고 30일 밝혔다.

30일 연구팀에 따르면 마찰전기 기반 전자소자를 제작해 전자와 이온의 흐름에 대한 측정을 하고, 아주대학교 신소재공학과 조성범 교수와의 공동연구를 통해 양자역학 기반의 컴퓨터 시뮬레이션으로 그 이유를 규명했다. 

연구팀은 대부분의 물질들은 전자들이 한 물질로 옮겨갔다가 돌아오지 못하면서(갇힌 전하 이론) 마찰전기가 발생하게 되는 것을 발견, 이런 현상은 마찰전기 대전열의 경향성과 잘 맞는다는 것을 확인했다. 

하지만 대전열에서 이상 현상을 보이는 물질의 경우는 두 물체가 접촉할 때 전자뿐 아니라 물질에 붙은 이온도 함께 이동하면서 전자가 돌아오거나 경로가 굉장히 달라질 수 있고, 이에 따라 갇힌 전하 이론이 변동하는 것을 밝혀냈다. 이 결과는 물리 분야에서 전통적인 최고 수준의 학술지인 피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)에 게재됐다.

정창규 교수는 “마찰전기는 매우 흔한 일상의 현상이지만, 그 물리적인 메커니즘은 여전히 모호한 점이 많다”며 “공동연구를 통해 물리적 이유를 밝혀내고, 더불어 물리학계 최고 저널에 게재할 수 있어 기쁘다”고 소감을 전했다. 

한편, 해당 연구는 아주대학교 외에도 한국세라믹기술원, 미국 위스콘신 대학교, 영국 임페리얼 칼리지 등과의 협업으로 진행됐다.

/장은성 기자