국내 연구진이 당기거나 비틀면 스스로 전기를 생산하는 '실'을 개발했다.
과학기술정보통신부는 김선정 한양대학교 교수(전기·생체공학부)팀이 수축·이완하거나 회전할 때 전기 에너지를 생산하는 '트위스트론 실'을 개발했다고 25일 밝혔다.
연구팀은 지름이 사람 머리카락보다 1만 배 작은 '탄소나노튜브'를 꼬아 트위스트론 실을 제조했다. 트위스트론 실은 최대한 꼬여진 고무밴드 같은 코일 형태의 실로, 전해질 속에서 수축·이완하거나 회전 운동을 할 때 전기 에너지를 발생한다. 실을 잡아당겨 꼬임이 늘어나면 밀도가 커지고 내부 표면적은 줄어 내부에 전하를 저장할 수 있는 능력이 줄어든다. 이 전기 용량의 변화량만큼 전기에너지가 생산된다.
연구팀이 개발한 트위스트론 실은 19.2밀리그램(㎎)만으로도 2.3볼트(V)의 초록색 LED 전등을 켤 수 있었다. 이론상 이 실을 초당 30회 정도로 수축·이완하면 킬로그램(㎏) 당 250와트(W)의 전력을 생산할 수 있다.
연구팀은 이 실을 풍선에 매달아 바닷속에 넣어 파도가 칠 때마다 전기 에너지를 생산하는 실험에 성공했다. 또 공기 중 온도 변화로 움직이는 나일론 인공 근육과 연결했을 때도 전기 에너지가 저절로 생산되는 것을 확인했다. 열이나 진동, 운동·위치 에너지 등 주변에서 일상적으로 버려지거나 사용하지 않는 작은 에너지를 수확해 사용 가능한 전기 에너지로 변환하는 '에너지 하베스터'로 응용 가능성을 입증한 것이다.
김선정 교수는 "기존 배터리와 달리 반영구적으로 무제한 전기 에너지를 생산할 수 있는 트위스트론 실은 해양에서 대량으로 전기를 생산하거나 휴대폰, 드론 등에 연속적으로 전원을 공급하는 등 다양하게 응용될 것"이라고 말했다.
과기정통부 기초연구지원사업 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 국제 학술지 '사이언스'에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
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