김일두 교수 연구팀 성과, IoT 및 웨어러블 분야 활용 기대
KAIST는 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 극소량의 물(0.15㎖)이나 대기 중의 수분을 흡수하는 조해성 물질로 전기에너지를 생성할 수 있는 친환경 발전기를 개발했다고 16일 밝혔다.
배재형 박사과정과 윤태광 박사후연구원이 공동 1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 나노과학 분야의 권위적인 학술지 ‘에이씨에스 나노(ACS Nano)’에 지난달 26일자와 환경 분야의 권위지 ‘에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science)’ 12월 호에 게재됐다.(논문명:ranspiration Driven Electrokinetic Power Generator)
김 교수팀은 전도성 탄소 나노 입자가 코팅된 면(cotton)섬유 표면에 소량의 물을 떨어뜨리면 젖은 영역과 마른 영역으로 나뉘면서 작은 양의 전기에너지가 발생하는 것을 발견했다.
하지만 물이 완전히 증발하면 전기 발생이 멈추게 돼 지속적인 발전을 위해 연구팀은 대기 중의 물을 스스로 흡수한 후 천천히 방출하는 조해성 물질 중 하나인 염화칼슘(CaCl2)에 주목했다.
연구팀은 탄소 입자가 코팅된 면섬유의 한쪽 면에 염화칼슘을 묻히면 습도 20% 이상에서는 자발적인 수분 흡착으로 전력이 지속해서 유지된다는 사실을 밝혀냈다.
이렇게 개발한 자가발전기 6개를 직렬로 연결해 전압 4.2V, 에너지 밀도 22.4mWh/㎤를 얻어 LED 전구(20㎿)의 불을 켜는 데 성공했다.
태양광, 풍력 발전 등 친환경 발전기들이 외부의 환경적인 요소에 제약을 많이 받는 것에 비해 연구팀이 개발한 발전기는 20∼80% 습도 구간에서는 외부에서 물을 공급해 주지 않더라도 전기를 만들어 낼 수 있어 다양한 사물인터넷, 웨어러블 기기 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
[대전=뉴시스]