KR101515030B1 - 압전 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

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백홍구
장우순
한선웅
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Abstract

본 발명에 따라서, 자가발전형 압전 구조체가 제공되는데, 외부에서 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있는 기재와; 상기 기재 상에 형성된 촉매층을 포함하고, 상기 촉매층은 외부로부터 에너지가 인가되는 경우 활성화될 수 있는 촉매 물질과 압전물질의 혼합물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

압전 구조체 및 그 제조방법{PIEZOELECTRIC STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 압전 구조체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 광촉매 또는 전기화학적 촉매 등과 같이 빛 또는 전기적 에너지 등을 이용하여 활성화되는 촉매를 이용하여, 예컨대 수중의 유기물을 제거할 수 있도록 구성된 압전 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
빛을 받아 활성화되는 광촉매가 널리 알려져 있다.
광촉매는 빛을 이용하여 촉매 물질 내부에 전자와 정공을 생성하고, 이를 이용하여 물을 수산화물(-OH)과 프로톤(H+)으로 분해한다. 이러한 물의 산화/환원 과정을 통하여, 예컨대 수중에 있는 유기물을 분해할 수 있으며, 이러한 성질을 이용하여 여러 분야에서 다양하게 이용되고 있다(예컨대, 공개특허 제10-2004-15928호 참조).
상기 기술에 따르면, 반응조 내에 광조사 램프를 설치하여, 광촉매와 유입수에 빛을 조사하여, 광촉매를 통해 유입수로부터 오염 물질을 제거하고 있다. 그러나, 광촉매를 활성화하기 위하여, 광조사 램프와 같은 조사 수단을 이용하여야 한다. 이와 같이, 광촉매는 빛 에너지를 필요로 하기 때문에, 수심이 깊어 별도의 조사 수단을 제공할 수 없는 환경이나 빛이 차단된 밀폐된 공간에서는 사용할 수 없는 근본적인 한계가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 한 가지 목적은 빛이 조사되어야 활성화되는 광촉매를 빛을 조사하지도 않고도 그 광촉매를 활성화시킬 수 있는 수단이 구비된 자가발전형(self-powered) 압전 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 빛을 조사하지 않고도 광촉매를 활성화시켜 유기물 등을 제거하는 데에 활용할 수 있도록 구성된 자가발전형 압전 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 광촉매 뿐만 아니라, 전기화학 촉매 등 외부로부터 에너지가 인가되어야 활성화되는 물질과 관련하여, 별도의 외부 에너지원이 없이도 그 물질을 활성화시킬 수 있는 수단이 구비된 자가발전형 압전 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라서, 자가발전형 압전 구조체가 제공되는데, 외부에서 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있는 기재와; 상기 기재 상에 형성된 촉매층을 포함하고, 상기 촉매층은 외부로부터 에너지가 인가되는 경우 활성화될 수 있는 촉매 물질과 압전물질의 혼합물을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매 물질로서 광촉매, 전기화학 촉매 또는 열촉매를 이용할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매층에서 상기 촉매 물질은 적어도 그 일부가 외부로 노출될 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매층에 대해 플라즈마 처리를 하여, 상기 압전물질 중의 촉매 물질이 그 적어도 일부가 외부로 노출될 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매 물질로서 TiO2, ZnO 및 MoS2 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매 물질을 이용할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 압전물질로서 폴리머 압전물질을 이용할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 압전물질로서 PVDF-TrFE(polyvinyledenedifluoride-tetrafluoroethylene)을 이용할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매층은 상기 기재의 양면에 형성될 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 자가발전형 압전 구조체는 수중 유기물을 제거하는 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라서, 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법이 제공되는데, 외부에서 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있는 기재를 제공하는 단계와; 외부로부터 에너지가 인가되는 경우 활성화될 수 있는 촉매 물질과 압전물질의 혼합물을 이용하여 상기 기재 상에 촉매층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매 물질로서 광촉매, 전기화학 촉매 또는 열촉매를 이용할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매층에서 상기 촉매 물질의 적어도 일부를 외부로 노출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매층에 대해 플라즈마 처리를 하여, 상기 압전물질 중의 촉매 물질이 그 적어도 일부가 외부로 노출되도록 할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매 물질로서 TiO2, ZnO 및 MoS2 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매 물질을 이용할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 압전물질로서 폴리머 압전물질을 이용할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 압전물질로서 PVDF-TrFE를 이용할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매 물질과 상기 PVDF-TrFE를 유기 용매에 혼합하여 분산시킨 후, 그 혼합 용액을 스핀 코팅에 의해 상기 기재에 형성할 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매층에서 상기 압전물질에 대한 상기 촉매 물질의 비율이 증가할수록, 물분자 또는 유기물의 광촉매층과의 접촉 위치가 증가될 수 있다.
한 가지 실시예에 있어서, 상기 촉매층을 상기 기재의 양면에 형성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 외부에서 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있는 자가발전형 압전 구조체가 제공되는데, 상기 자가발전형 압전 구조체는 외부로부터 에너지가 인가되는 경우 활성화될 수 있는 촉매 물질과 압전물질의 혼합물을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 자가발전형 압전 구조체에 있어서, 상기 자가발전형 압전 구조체에 외부로부터 힘이 인가되면, 상기 압전 물질로부터 압전 전위가 생성되고, 이 압전 전위에 의해 상기 촉매 물질이 활성화될 수 있다.
상기 자가발전형 압전 구조체에 있어서, 상기 촉매 물질로서 광촉매, 전기화학 촉매 또는 열촉매를 이용할 수 있다.
상기 자가발전형 압전 구조체에 있어서, 상기 자가발전형 압전 구조체에서 상기 촉매 물질은 적어도 그 일부가 외부로 노출될 수 있다.
상기 자가발전형 압전 구조체에 있어서, 상기 촉매 물질로서 TiO2, ZnO 및 MoS2 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매 물질을 이용할 수 있다.
상기 자가발전형 압전 구조체에 있어서, 상기 압전물질로서 폴리머 압전물질을 이용할 수 있다.
상기 자가발전형 압전 구조체에 있어서, 상기 압전물질로서 PVDF-TrFE를 이용할 수 있다.
상기 자가발전형 압전 구조체에 있어서, 상기 자가발전형 압전 구조체는 필름, 섬유 또는 필러의 형태로 제공될 수 있다.
상기 자가발전형 압전 구조체는 수중 유기물을 제거하는 용도로 사용될 수 있다.
상기 본 발명에 따르면, 자가발전형 압전 구조체는 빛이 조사되지 않아도 외부의 기계적 힘에 의해 촉매 물질을 활성화시킬 수 있다. 즉, 외부의 기계적 힘에 의해 압전물질이 압전전위를 생성하고, 이 압전전위가 촉매를 활성화시킬 수 있다. 따라서, 바다 속 깊은 수심이나, 빛이 차단된 환경, 빛이 있다 하더라도 촉매(예컨대, 광촉매)를 활성화시키기에는 그 광량이 부족한 환경 등에서, 본 발명의 자가발전형 압전 구조체를 활용할 수 있다. 특히, 수중의 유기물을 제거하는 용도로서 본 발명의 자가발전형 압전 구조체를 특별한 제한 없이 또 특별한 부가적 수단(예컨대, 광원) 없이도 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 자가발전형 압전 구조체(기판)을 제조하는 공정에서 사용되는 촉매(광촉매) 물질과 압전 폴리머 물질, 그리고 플라즈마 처리에 의해 폴리머 중의 광촉매 물질을 노출시킨 상태 등을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 자가발전형 압전 구조체를 이용하는 실험방법과 그 구조체를 이용하여 수중 유기물 물질의 제거 효율을 보여주는 도면이다.
도 3은 광촉매 물질과 압전물질의 교반 비율에 따른 유기물의 분해 효율을 보여주는 도면이다.
도 4는 상기 기판의 유기물 제거 효율을 높이는 방법 및 TiO2 이외의 광촉매 물질을 이용한 유기물 제거 결과를 보여주는 도면이다.
이하에서는, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 당업계에 이미 널리 알려진 기술적 구성에 대한 설명은 생략한다. 예컨대, 광촉매의 활성화 원리 등에 대한 설명은 생략한다. 이러한 설명을 생략하더라도, 당업자라면 이하의 설명을 통해 본 발명의 특징적 구성을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
종래 기술에서 설명한 바와 같이, 광촉매는 기본적으로 빛이 조사되어야 활성화될 수 있는 물질이다. 따라서, 수심이 깊은 곳이나 빛이 차단된 환경에서는 광촉매를 활용할 수 없다. 본 발명의 일실시예에서는, 광촉매가 갖고 있는 이러한 한계를 극복하기 위하여, 촉매물질 내부에 전자와 정공을 생성할 수 있는 에너지로서 빛 에너지 대신에 압전전위를 자체적으로 생성함으로써, 빛 에너지나 전기와 같은 별도의 외부 광원 없이도 광촉매를 활성화시킬 수 있는 자가발전형 압전 구조체, 예컨대 광촉매 기판을 제시한다.
이하의 실시예에서는, 광촉매 물질로서 TiO2를 이용하고, 빛이 차단된 환경에서 쉽게 버려질 수 있는 작은 기계적 에너지를 활용하여 압전전위를 생성할 수 있는 압전물질과 상기 광촉매 물질을 결합하여, 자가 구동될 수 있는 압전 구조체를 제공함으로써, 수중에 존재하는 유기물을 분해 여부를 확인하였다. 이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 상기 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
본 실시예에서는 압전 전위를 생성할 수 있는 자가발전형 압전 구조체(기판)을 제공하는데, 그 화학적 반응을 살펴보기 위하여, 외부에서 가해지는 힘에 의해 휘어질 수 있는 가요성 기판으로서, 폴리이미드(polyimide) 기판을 선정하고, 그 위에 광촉매 층을 형성하였는데, 광촉매 층은 TiO2-P25와 PVDF-TrFE(폴리머 압전물질)(polyvinyledenedifluoride-tetrafluoroethylene)의 혼합물로 구성하였다.
구체적으로, 도 1의 (a)에는 초기 구입한 상태의 TiO2-P25의 SEM 이미지로서, 그 입자 크기와 분포 상태를 보여준다. 이어서, TiO2-P25와 PVDF-TrFE를 각각 동일한 유기 용매(본 실시예에서는 THF(tetrahydrofuran))에 믹싱하여 그 용매 중에 완전히 분산시켰다(도 1의 (b) 참조). 이어서, 상기 폴리이미드 기판 상에 스핀 코팅법을 이용하여, 약 6~8 ㎛ 두께의 압전촉매층을 형성하였다(도 2의 (d) 참조).
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 광촉매를 외부로 노출시키는 공정이 포함된다. 즉, 광촉매가 PVDF-TrFE 폴리머 중에 구속될 수 있으므로, 그 구속된 상태의 광촉매를 외부로 노출시키기 위하여(즉 광촉매에 의한 유효 체적을 증대시키기 위하여), O2 플라즈마를 이용하여 상기 압전촉매층의 표면을 식각(엣칭)하였다. 한편, 본 실시예에서는 O2 플라즈마를 이용하여 상기 식각 공정을 수행하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 유기 용매나 UV 광원을 이용할 수도 있으며, 플라즈마 식각시 산소 대신 아르곤을 이용할 수도 있다. 그러나, 전자의 방법의 경우 무기물 표면에 유기물이 잔류할 수도 있고, 후자의 경우 산소 플라즈마에 비하여, 효율이 떨어진다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 플라즈마, 보다 바람직하게는 산소 플라즈마를 이용하여, 상기 식각 공정을 수행한다.
도 1의 (d) 및 (e)는 O2 플라즈마를 이용한 식각 전후의 압전촉매층 표면 상태를 보여준다. 이러한 플라즈마 식각 공정을 통하여, 압전촉매층 표면의 유효 체적이 크게 증대된다(도 1의 (c) 참조). 한편, 도 1의 (f)는 O2 플라즈마를 이용한 식각 후 압전촉매층 표면의 SEM 이미지를 보여주는 도면이고, 도 1의 (c)는 O2 플라즈마를 이용한 식각 전후의 XRD 결과를 보여주는 도면이다.
도 2의 (d)에는 상기 공정에 따라 제조된 광촉매 기판 및 이를 이용한 실험방법이 모식적으로 도시되어 있으며, 그 실험에 따른 실험결과와 반응 메커니즘이 도 2의 (a) 내지 (c) 및 (e)에 도시되어 있다.
태양광이 차단된 공간에서, 상기 공정에 따라 제조한 광촉매 기판의 특성을 알아보는 실험을 진행하였다. 특정 비율의 로다마인 B(rhodamine B; tetraethylrhodamine, RhB)(촉매의 유기물 분해를 확인하는 실험에서 통상적으로 많이 이용되는 물질)를 탈이 온수에 분산시킨 후, 상기 기판이 배치된 용기에 채운 후, 광촉매 기판의 압전촉매층에 기계적 변형을 유도할 수 있는 회전모터를 사용하여 실험을 진행하였다(도 2의 (d) 참조).
도 2의 (a)는 정지상태에서 빛을 차단한 후 RhB의 농도변화, 정지상태에서 UV 에너지만을 이용(광촉매)한 후 RhB의 농도변화, 빛을 차단한 다음 기계적 변형을 가한 후의 RhB의 농도변화를 각각 보여주고 있다. 도시한 바와 같이, 빛이 차단된 상태에서는 어떠한 촉매 반응도 기대할 수 없지만(red-line), UV 에너지와 기계적 에너지가 인가되면, 촉매 반응이 유도된 것을 확인할 수 있다. 동일시간(60 분) 동안 촉매 반응을 유도하였을 때, 광촉매에 의한 효과보다는 압전 전위를 이용한 촉매 반응이 더 효과적임을 알 수 있다. 이는 압전 효과로 발생되는 전위가 압전촉매층과 수용액 계면에서 전기 이중층(electrical double layer)을 형성하고, 이로 인하여 촉매 표면으로부터 더 많은 물분자 혹은 유기물 분자의 인력(attractive force)이 다른 촉매들보다 강하게 작용하기 때문이다(도 2의 (f) 참조).
도 2의 (b)는 압전촉매층에서 TiO2-P25의 유무에 따른 수중 RhB의 농도변화를 보여주는 도면으로서, TiO2-P25가 포함된 압전촉매층에서 수중 RhB의 농도변화가 큰 것을 알 수 있다. 도 2의 (c)는 압전촉매층에서 PVDF-TrFE의 유무에 따른 RhB의 농도변화를 보여주는 도면으로서, PVDF-TrFE가 기계적 변형으로 압전전위를 생성하여 촉매작용을 유도하는 것을 알 수 있다. 한편, 도 2의 (f)는 압전촉매층에 인가되는 압축력, 인장력에 의한 촉매 반응을 간단한 화학식을 이용하여 모식적으로 나타낸 도면이다.
한편, 본 발명자는 여러 가지 실험적 변수를 이용하여 상기 제조한 광촉매 기판의 효율성을 비교하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
먼저, 도 3의 (a) 및 (b)는 TiO2-P25와 PVDF-TrFE의 교반비율을 변화시키고 그로 인해 발생되는 압전촉매층의 표면 변화와 RhB의 제거 특성을 보여준다. 즉, TiO2-P25의 상대적 비율을 증가시킨 경우, O2 플라즈마를 이용한 식각 후 표면 거칠기가 상대적으로 증가하였다(도 3의 (b)). 그 결과, 물분자 또는 수중 유기물(RhB)이 압전촉매층과 직간접적으로 접촉하여 반응할 수 있는 활성 위치(active site)의 수가 증가하였다. 따라서 압전전위를 생성하는 PVDF-TrFE의 비율을 증가시키기 보다는 촉매물질인 TiO2-P25의 상대 비율을 높이는 것이 압전전위층의 광촉매 작용 효율을 증가시키는 데에 보다 효과적인 것을 알 수 있다.
도 3의 (c)는 TiO2-P25와 PVDF-TrFE의 상대적 교반비율이 3인 조건에서 경과시간에 따른 수중 RhB의 농도변화를 보여주는 도면으로서, 시간이 경과함에 따라 더 많은 RhB의 제거가 이루어짐을 알 수 있다. 도 3의 (d)는 이 결과를 디지털 이미지를 통하여 시각적으로 확인한 것을 보여주는 도면이다.
본 발명자는 또한 동일한 실험군을 이용하여 기계적 변형을 인가하는 주기를 변화시키고 그에 따른 RhB의 농도변화를 관찰하였다(도 3의 (e) 참조). 도면에 나타낸 바와 같이, 동일시간에서 기계적 변형을 인가하는 주기를 증가시킨 경우, 더욱 효과적인 유기물 제거 특성이 나타남을 확인하였다.
한편, 도 4의 (a)는 기판의 일면과 양면에 압전촉매층을 형성한 경우의 유기물제거 효율을 비교하여 보여주는 도면이다. 도시한 바와 같이, 기판의 일면에 압전촉매층을 형성하기보다는, 양면에 압전촉매층을 형성한 경우, 시간경과에 따라 수중 유기물 분해 효율이 더 증가함을 알 수 있다.
또한, 도 4의 (b)는 상기 기판을 여러 조건에서 이용한 경우의 유기물 분해 효율을 보여주는 도면인데, 상기 기판을 빛 에너지가 인가되는 환경에서 기계적 변형을 인가하면, 그 효율이 더 증대됨을 알 수 있다.
한편, 도 4의 (c)는 광촉매 물질로서, TiO2가 아닌 ZnO, MoS2 등을 이용한 경우, 유기물 분해 효율을 보여주는 도면이다. 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 이들 광촉매 역시 유기물 분해 효과가 있다. 이는 주변 환경과 분해하고자 하는 물질의 종류에 따라 압전촉매층을 적절히 구성할 수 있음을 보여주는 것으로서, 본 발명의 기판의 활용 가능성을 확대할 수 있음을 나타낸다. 한편, 도 4의 (d)는 ZnO와 MoS2를 PVDF-TrFE와 혼합 후 플라즈마 식각 공정을 수행한 후의 상태를 보여주는 도면이다.
이상, 본 발명을 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 제한되지 않는다는 것에 유의하여야 한다.
예컨대, 상기 실시예에서, 상기 기판으로서, 폴리이미드 기판을 예시하였지만, 폴리이미드 기판 외에도 외부의 기계적 힘에 의해 휘어질 수 있는 가요성(flexibility)의 성질을 갖고 있는 재료로 구성된 임의의 기판을 이용할 수 있다. 또한, 상기 실시예에서는 기판을 예시하였는데, 이 기판은 광의의 의미로 해석되어야 한다. 즉, 기판은 상기 실시예에서와 같이 평평하고 플렉서블한 기판일 수도 있지만, 섬유 혹은 필러(pillar) 형태일 수도 있다. 따라서, 본 발명은 기판의 특정 형태로 제한되는 것은 아니며, 촉매층을 담지할 수 있고 또 외부로부터 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있는 재료이기만 하면, 그 형태나 재료와 관련하여 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 기판은 기재(base material)라 지칭할 수도 있다. 또한, 실시예에 따라서는, 상기 기판(기재)은 생략할 수도 있다. 즉, PVDF-TrFE와 같은 압전 물질이 플렉서블한 필름의 형태로 제공된다면, 광촉매 층을 담지하기 위한 별도의 기판(기재)은 생략할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서, 압전물질로서, PVDF-TrFE 폴리머를 예시하였지만, 폴리머 대신에 광촉매에 대하여 압전전위를 인가할 수 있는 임의의 압전물질을 이용할 수도 있다. 또한, 폴리머 압전 물질을 이용함에 따라, 기판에 스핀코팅을 이용하여 압전촉매층을 형성하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 스핀 코팅에 제한되지 않고 다른 방법을 이용할 수도 있다. 예컨대, 필름 형태로 제조하는 경우, drop casting, silk screen 등을 채용할 수 있고, 섬유 형태로 제조하는 경우, spinning, electrospinning 등을 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 광촉매로서, TiO2를 예시하였지만, TiO2는 광촉매뿐만 아니라, 전기화학적 촉매로도 사용가능한 물질이다. 따라서, 본 발명이 특정 용도의 촉매로 제한되는 것은 아니다. 또한, 광촉매 외에도, 열 촉매(thermal catalyst), 전기화학 촉매(electrochemical catalyst) 등은 모두 인위적인 에너지원을 외부에서 인가해 주어야 활성화되는 물질이며, 본 발명은 광촉매 외에도 이러한 물질에도 적용 가능하다. 예컨대, 상기 TiO2나 MoS2는 광촉매뿐만 아니라, 전기화학 촉매로서도 이용되는 물질이다.
이와 같이, 상기 실시예는 이하의 특허청구범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변형 및 수정할 수 있으며, 이들 변형 및 수정예는 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다. 따라서, 본 발명은 후술하는 특허청구범위 및 그 균등물에 의해서만 제한된다.

Claims (28)

  1. 소정의 촉매 반응을 유도하기 위한 자가발전형 압전 구조체로서,
    외부에서 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있는 기재와;
    상기 기재 상에 형성된 촉매층
    을 포함하고,
    상기 촉매층은 외부로부터 에너지가 인가되는 경우 활성화될 수 있는 촉매 물질과 압전물질의 혼합물을 이용하여 형성되며,
    상기 촉매층에서 상기 촉매 물질은 적어도 그 일부가 외부로 노출되어 있고,
    상기 기재에 외부로부터 힘이 인가되면, 빛이 차단된 환경하에서도, 상기 촉매층의 압전 물질로부터 생성되는 전위에 의해 상기 촉매층의 촉매 물질이 활성화되어 상기 촉매 반응이 일어나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 촉매 물질로서 광촉매, 전기화학 촉매 또는 열촉매를 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 촉매층에 대해 플라즈마 처리를 하여, 상기 압전물질 중의 촉매 물질이 그 적어도 일부가 외부로 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 촉매 물질로서 TiO2, ZnO 및 MoS2 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매 물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 압전물질로서 폴리머 압전물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 압전물질로서 PVDF-TrFE(polyvinyledenedifluoride-tetrafluoroethylene)을 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  8. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매층은 상기 기재의 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  9. 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자가발전형 압전 구조체는 수중 유기물을 제거하는 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  10. 소정의 촉매 반응을 유도하기 위한 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법으로서,
    외부에서 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있는 기재를 제공하는 단계와;
    외부로부터 에너지가 인가되는 경우 활성화될 수 있는 촉매 물질과 압전물질의 혼합물을 이용하여 상기 기재 상에 촉매층을 형성하는 단계와,
    상기 촉매층에서 상기 촉매 물질의 적어도 일부를 외부로 노출시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 기재에 외부로부터 힘이 인가되면, 빛이 차단된 환경하에서도, 상기 촉매층의 압전 물질로부터 생성되는 전위에 의해 상기 촉매층의 촉매 물질이 활성화되어 상기 촉매 반응이 일어나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 촉매 물질로서 광촉매, 전기화학 촉매 또는 열촉매를 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 촉매층에 대해 플라즈마 처리를 하여, 상기 압전물질 중의 촉매 물질이 그 적어도 일부가 외부로 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 촉매 물질로서 TiO2, ZnO 및 MoS2 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매 물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 압전물질로서 폴리머 압전물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 압전물질로서 PVDF-TrFE를 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 촉매 물질과 상기 PVDF-TrFE를 유기 용매에 혼합하여 분산시킨 후, 그 혼합 용액을 스핀 코팅에 의해 상기 기재에 형성하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  18. 청구항 10, 청구항 11 및 청구항 13 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매층에서 상기 압전물질에 대한 상기 촉매 물질의 비율이 증가할수록, 물분자 또는 유기물의 광촉매층과의 접촉 위치가 증가되는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  19. 청구항 10, 청구항 11 및 청구항 13 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매층을 상기 기재의 양면에 형성하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체의 제조 방법.
  20. 외부에서 인가되는 힘에 의해 휘어질 수 있고 소정의 촉매 반응을 유도하기 위한 자가발전형 압전 구조체로서,
    상기 자가발전형 압전 구조체는 외부로부터 에너지가 인가되는 경우 활성화될 수 있는 촉매 물질과 압전물질의 혼합물을 이용하여 형성되고,
    상기 자가발전형 압전 구조체에서, 상기 촉매 물질은 적어도 그 일부가 외부로 노출되어 있고,
    상기 자가발전형 압전 구조체에 외부로부터 힘이 인가되면, 빛이 차단된 환경하에서도, 상기 압전 물질로부터 생성되는 전위에 의해 상기 자가발전형 압전 구조체의 상기 촉매 물질이 활성화되어 상기 촉매 반응이 일어나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  21. 삭제
  22. 청구항 20에 있어서, 상기 촉매 물질로서 광촉매, 전기화학 촉매 또는 열촉매를 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  23. 삭제
  24. 청구항 22에 있어서, 상기 촉매 물질로서 TiO2, ZnO 및 MoS2 중에서 선택되는 1종 이상의 촉매 물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 압전물질로서 폴리머 압전물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 압전물질로서 PVDF-TrFE를 이용하는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  27. 청구항 20, 청구항 22, 청구항 24, 청구항 25 및 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자가발전형 압전 구조체는 필름, 섬유 또는 필러의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
  28. 청구항 20, 청구항 22, 청구항 24, 청구항 25 및 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자가발전형 압전 구조체는 수중 유기물을 제거하는 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 자가발전형 압전 구조체.
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