물 몇 방울로 전기 만든다… 카이스트, 친환경 발전기 개발

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대기 중 수분이나 소량의 물로 전기를 만드는 새로운 개념의 친환경 발전기가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

16일 카이스트에 따르면 김일두 신소재공학과 연구진은 전도성 탄소나노입자를 입힌 면섬유 한쪽에 소량의 물을 떨어뜨리면 물 속 수소 이온이 젖은 쪽에서 마른 쪽으로 이동하면서 전류가 흐른다는 사실을 발견했다. 수소 이온을 잡아당기는 전도성 탄소나노입자 때문에 면섬유의 젖은 부분과 마른 부분 사이에 전압 차이가 발생, 소량의 전기 에너지가 발생하는 원리다. 수소 이온이 천천히 이동해 물이 완전히 마르기까지 1시간 동안 발전이 가능했다.

물이 마르면 발전을 하지 못하는 한계점을 극복하기 위해 연구진은 대기 중 수분을 흡수해 스스로 녹는 조해성 물질인 염화칼슘을 활용했다. 탄소나노입자를 입힌 면섬유에 염화칼슘을 묻히면 습도 20% 이상 환경에선 수분이 흡착돼 발전을 지속할 수 있었다.

연구진은 이렇게 개발한 신개념 자가발전기를 이용해 0.15㎖의 물로 20㎽급 발광다이오드(LED) 전구를 켜는 데 성공했다. 태양광ㆍ풍력 발전 등 친환경 발전기들이 외부 환경요인에 제약을 많이 받는 것과 달리, 해당 발전기는 20∼80% 습도 구간에선 외부의 물 공급이 없어도 전기를 만들어 낼 수 있다. 김 교수는 “사물인터넷, 웨어러블 기기 등에 활용할 수 있을 것”이라고 기대했다.

이번 연구결과는 재료 분야 국제학술지인 ‘ACS 나노(ACS Nano)’ 지난달 26일자와 환경 분야의 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학’ 12월호에 게재됐다.

변태섭기자 libertas@hankookilbo.com