해양 에너지 수확하며 재활용 친환경 나노발전기

국내 연구진이 해양 에너지를 수확하면서 재활용이 가능한 친환경 마찰전기 나노발전기를 개발했다. 친환경 해양 에너지를 효율적으로 수확하고, 폐기 과정에서 환경오염 없이 소자를 친환경적으로 재활용할 수 있을 전망이다.

KAIST는 박인규·오일권 교수팀과 정준호 한국기계연구원 박사 연구팀이 공동으로 해양 에너지를 수확할 수 있는 '친환경 고성능 마찰전기 나노발전기(TENG)'를 개발했다고 20일 밝혔다.

마찰전기 나노발전기는 버려지는 기계적 에너지를 전기 에너지 형태로 수확하는 친환경 재생에너지 소자로 유용하다. 하지만 나노발전기에 사용되는 전극이나 고분자 소재 폐기 과정에서 많은 전자폐기물이 나와 또 다른 환경문제를 발생시킨다.

최근에는 이를 해결하기 위해 소자 일부분이 물에 녹아 분해되는 친환경 소재 기반의 TENG가 연구되고 있지만, 전극 재활용이 불가능하고, 물에 녹는 특성 때문에 해양 에너지 수확에 적용할 수 없다. 또 기존 상용 소자에 기반한 TENG에 비해 에너지 수확 성능이 크게 낮고, 기계화학적으로 불안정한 단점이 있다.

연구팀은 표면 나노구조체를 새로 설계하고 친환경 소재를 적용해 소자 전체를 재활용할 수 있도록 했다. 기계화학적으로 내구성이 뛰어난 소재·구조 설계를 통해 해양 환경에서 활용할 수 있는 우수한 성능의 TENG를 개발했다. 이 나노발전기는 수확된 해양 에너지를 통해 배터리를 충전하고, 바다 상태와 응급 상황을 모니터링하는 전자 소자와 무선통신 모듈을 구동시킨다.

박인규 KAIST 교수는 "재활용이 가능한 마찰전기 나노발전기는 향후 바다 에너지를 넘어 친환경 풍력에너지 수확에도 활용할 수 있다"며 "범지구적 에너지 문제를 해결하고, 친환경 에너지 시대를 앞당기는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈(8월)' 온라인판과 후면 표지 논문으로 실렸다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr