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ⓒ픽사베이

 

가만히 있어도 전기가 생기는 마법

운동할 때 생기는 땀이나 대기에 흩날리는 수분을 에너지원으로 활용할 수 없을까? 화분에 주고 남은 물로는 전기를 만들 수 없을까? 그런 의문에서 시작해, 카이스트 신소재공학과 김일두 연구팀은 수력발전이나 조류발전이 아닌 단지 물 몇 방울로 전기를 만들 수 있는 친환경 발전기를 개발했습니다. 물을 흡수하는 조해성 물질을 활용하여 전기에너지를 생성하는 것인데요. 상상만 하던 일이 현실이 될 수 있을지 귀추가 주목됩니다.

 

ⓒ카이스트 보도자료

 

친환경 발전기의 비밀

물 몇 방울로 전기를 만드는 친환경 발전기의 원리를 알아볼까요? 먼저 전기가 통하는 탄소 나노 입자로 코팅된 면섬유에 소량의 물을 떨어뜨립니다. 표면에 물이 닿으면 젖은 영역과 마른 영역으로 나뉘는데요. 이때 수소 이온이 면섬유 위에서 천천히 이동하며 전기를 생산하죠. 지금껏 전기가 발생하는 원리는 알고 있었으나 주기적으로 물을 떨어뜨려야 한다는 문제로 인해 활용하지 못하고 있었습니다. 연구팀은 염화칼슘을 활용해 이 문제를 극복했습니다! 염화칼슘은 주변에서 흔히 보이는 ‘물 먹는 하마’ 같은 제습제에 쓰이는 조해성* 물질인데요. 염화칼슘이 연구의 핵심이라니 정말 놀랍죠?

 

*조해성이란, 공기 중에 노출된 고체가 수분을 흡수하여 녹는 현상입니다.

 

연구팀은 면섬유 한쪽 면에 염화칼슘을 묻혀놓았습니다. 그 결과 습도 20% 이상의 환경에서 면섬유 스스로 수분을 빨아들여 전력 생산이 오래갔죠. 습도 20~18%만 유지되면 물을 공급하지 않아도 전기를 만들 수 있는 것입니다. 건조한 겨울철 평균 습도가 20~30% 정도이니 친환경 발전기를 이용하면, 외부에서 물을 공급하지 않더라도 전기를 만들어낼 수 있죠.

 

ⓒ픽사베이


앞으로의 활용방안

우리 삶에 꼭 필요한 물. 마실 뿐 아니라 수력이나 조력 발전을 이용하여 전기를 생산해내기도 합니다. 하지만 대형 발전설비와 대량의 물을 사용하기 때문에 환경요건이 갖춰지지 않으면 발전이 어렵죠.

 

개발에 성공한 친환경 발전기는 환경에 구애받지 않고 발전 가능한 것이 큰 장점입니다. 현재는 발전 가능한 전력량이 적지만, 여러 개를 직렬로 연결하면 전력량을 손쉽게 높일 수 있습니다. 지금은 조그마한 IoT 기기를 구동할 정도의 전력만 생산할 수 있지만, 나중엔 전기차 배터리를 충전할 수 있을 만큼 확대될 수도 있지 않을까요? 면섬유라는 강점을 활용한 웨어러블 기기를 시작으로 사물인터넷용 지속 전력 공급원이나 이차전지 충전 용도 등 다방면에 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

상상이 현실이 된다

물 몇 방울로 전기를 만들 수 있는 친환경 발전기가 탄생하다니 앞으로의 발전 방향이 정말 기대됩니다. 우리의 상상을 현실로 만들어주는 과학기술. 지금, 이 순간에도 전기에너지를 위한 개발은 계속되고 있습니다. 신재생에너지를 비롯한 친환경 산업을 발전하는 현재. 우리 앞에 놓인 이 친환경 발전기가 나아갈 길에 열쇠가 되었으면 좋겠습니다. 

 

 

 


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