KAIST, 물 몇 방울로 전기 만들어내는 기술 개발

김일두 교수 연구팀 성과, IoT·웨어러블 분야 활용 기대

식물의 증산 과정을 통해 수분이 순환하는 원리를 모사해 수분의 순환을 전기 에너지로 변환하는 발전기

[아시아경제 김철현 기자] 한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 아주 소량의 물 또는 대기 중의 수분을 자발적으로 흡수하는 조해성 물질을 활용해 전기에너지를 생성하는 친환경 발전기를 개발했다고 16일 밝혔다. 이번 연구 결과는 환경 분야의 권위지 '에너지 및 환경과학' 12월 호에 게재됐으며 관련 원천특허를 확보했다.

김 교수 연구팀은 전도성 탄소 나노 입자가 코팅된 면 섬유 표면에 소량의 물을 떨어뜨리면 젖은 영역과 마른 영역으로 나뉘게 되면서 작은 양의 전기에너지가 발생하는 것을 발견했다. 하지만 지속적인 발전을 위해서는 주기적으로 물을 떨어뜨려야 해 실용성 측면에 문제가 있었다.

연구팀은 발전 시간을 늘리기 위해 대기 중의 물을 스스로 흡수한 후 천천히 방출하는 조해성 물질 중 하나인 염화칼슘에 주목했다. 탄소 입자가 코팅된 면 섬유의 한쪽 면에 염화칼슘을 묻혔더니 습도 20% 이상에서는 자발적인 수분 흡착으로 전력이 지속해서 유지되는 결과를 얻었다. 이렇게 개발한 자가발전기 6개를 직렬로 연결해 LED 전구(20㎽)의 불을 켜는 데도 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.

김 교수는 "움직이기만 해도 생기는 땀이나 대기 중 흩날리다 사라지는 수분을 에너지원으로 활용할 수 없을까라는 의문에서 연구를 시작했다"라며 "사물인터넷용 지속 전력 공급원 또는 자가 발전기 크기 증대를 통해 이차전지를 충전하는 용도 등으로 활용할 수 있다"라고 말했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr