물 몇 방울로 전기 만든다…친환경 발전기 개발

KAIST 김일두 교수팀 "습도 20% 이상 환경에서 2주간 전기 생산"

물 몇 방울을 이용한 발전기(오른쪽) 원리 [KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 김일두 교수 연구팀이 소량의 물로 전기를 생산하는 친환경 발전기를 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 전도성 탄소입자를 입힌 면섬유 한쪽에 소량(0.15㎖)의 물을 떨어뜨리면 물 속 수소 이온이 젖은 쪽에서 마른 쪽으로 이동하면서 전류가 흐른다는 사실을 발견했다.

젖은 영역과 마른 영역 사이에 수소 이온 흡착에 의한 전압 차가 생기면서 소량의 전기 에너지가 발생하는 원리다.

수소 이온이 천천히 이동해 물이 완전히 말라버리기 전까지 1시간 동안 발전이 가능하다는 것도 확인했다.

물이 전부 증발하면 전기 발생을 멈추기 때문에, 계속 발전을 시키려면 주기적으로 물을 떨어뜨려야 한다.

연구팀은 대기 중 물을 흡수한 뒤 천천히 방출시키는 조해성 물질의 하나인 '염화칼슘'을 이용해 물을 끊임없이 공급하도록 했다.

탄소입자가 코팅된 면섬유에 염화칼슘을 묻히면 습도 20% 이상 환경에서는 자발적으로 수분을 흡착해 전력이 지속 유지되는 것으로 나타났다.

이렇게 개발한 자가발전기를 이용해 0.15㎖의 물로 20㎽(밀리와트) 급 발광 다이오드(LED) 전구를 켜는 데 성공했다.

환경적인 제약을 받는 태양열, 풍력 등 다른 친환경 발전과 달리 습도 20% 이상 환경에서는 외부에서 물을 공급해 주지 않아도 전기를 만들어 낼 수 있다고 연구팀은 설명했다.

김일두 교수는 "조해성 염을 포함한 자가 발전기는 일반 대기 환경에서 2주 이상 발전하는 성능을 보였다"며 "우리 몸의 땀을 이용해 발전하는 웨어러블 기기, 사물인터넷용 발전기 등에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

김일두 교수 [KAIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

이번 연구 결과는 국제 학술지 '에이씨에스(ACS) 나노' 지난달 26일 자와 '에너지 및 환경과학' 이달 호에 실렸다.

jyoung@yna.co.kr



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