국내 연구진이 물을 이용해 고성능 나노 발전기를 개발하고 이를 통한 전기 생산에 성공했다.
중앙대는 17일 기계공학부 이상민 교수와 중앙대 대학원에 재학중인 김태훈 학생이 발표한 논문 '물의 전기적 특성과 관성을 이용한 회전형 마찰대전 나노발전기의 설계 및 최적화'가 에너지 분야 세계적 학술지 나노 에너지(Nano Energy) <*IF=11.553> 최신호의 표지논문으로 선정됐다고 밝혔다.
전자기적 방식을 이용한 소형 수력발전은 대형 수력발전에 비해 복잡한 제조공정, 높은 제작비용, 변환효율 저하로 실용화가 어려웠다. 이에 대한 해결방안으로 등장한 것이 마찰대전 나노발전기(Triboelectric Nanogenerator)를 이용한 기술이다. 마찰대전(Contact-Electrification)을 이용한 발전방식은 재료를 쉽게 구할 수 있고 디자인 및 제조공정이 단순하며, 환경에 영향을 받지 않고 안정적으로 전기를 생산할 수 있다. 하지만 접촉 물질 간 마찰로 인해 내구성이 낮다는 것이 단점으로 지적돼 왔다.
이상민 교수 연구팀은 물의 관성 및 마찰대전 현상을 이용해 물이 있는 모든 환경에서 전기 에너지를 수확할 수 있는 장치를 개발했다. 기존의 마찰대전 나노발전기보다 내구성을 높이고 습도 및 환경의 제약을 벗어나 회전 에너지를 저렴한 재료와 간단한 장치로 수확할 수 있다는 것이 특징이다. 또 내부 유체 거동 및 시뮬레이션 분석을 통해 전기적 성능을 최적화했으며 손의 움직임으로 전류를 발생시키는 휴대용 장치를 설계해 시연했다.
이 교수는 "기존 마찰대전과 달리 물을 이용해 간단한 장치를 통해 전력을 안정적으로 수확, 공급할 수 있다는 것을 증명함으로써 에너지 수확방식과 범위를 확장한 계기가 됐다"며 "앞으로 에너지 부족 문제를 극복하기 위한 연구를 계속 진행할 계획"이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 미래창조과학부 한국연구재단 및 CAU GRS 지원 사업으로 진행됐으며, 국내·국제 특허로 출원됐다.
cynical73@fnnews.com 김병덕 기자
※ 저작권자 ⓒ 파이낸셜뉴스, 무단전재-재배포 금지