“바닷속에서 마찰전기로 에너지 얻는다”
이번 연구성과가 게재된 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈' 표지.[KAIST 제공]
[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 박인규오일권 교수와 한국기계연구원 정준호 박사 공동연구팀이 ‘차세대 친환경 에너지 발전 소자를 통한 해양 모니터링 기술’을 개발했다고 20일 밝혔다.
연구팀은 표면 나노구조체의 설계와 친환경 소재 선정을 통해 소자 전체 재활용이 가능하며 해양 환경에서 고성능·고안정성을 나타내는 마찰전기 나노 발전기를 구현할 수 있음을 처음으로 입증했다.
최근 온실가스 규제, 친환경 에너지 생산, 재활용 가능한 소자 등 이를 해결하기 위한 연구가 국제사회에서 많은 관심을 받고 있다. 특히 마찰전기 나노발전기(triboelectric nanogenerator, 이하 TENG)는 버려지는 기계적 에너지를 전기에너지의 형태로 수확하는 친환경 재생에너지 소자로서 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 현재까지 개발된 TENG는 버려지는 기계적인 에너지를 수확함으로써 화석 연료 사용량을 줄일 수 있지만 사용된 전극 혹은 마찰 대전 고분자 소재 폐기 과정에서 수많은 전자 폐기물을 발생시킨다.
이를 해결하기 위해 소자의 일부분이 물에 녹아 분해될 수 있는 친환경 소재 기반 TENG가 연구되고 있지만, 재활용과 응용 분야 관점에서 한계에 부딪혀 있다.
지속 가능한 해양 모니터링을 위한 친환경 해양 에너지 수확 소자 재활용 개념도.[KAIST 제공]
연구팀은 소자 전체 재활용이 가능하며 기계화학적 내구성이 뛰어난 소재·구조 설계를 통해 해양 환경에서 고성능·고안정성을 나타내는 친환경 TENG를 개발했다. 또한 수확된 해양 에너지를 통해 배터리를 충전하고, 바다 상태(산도, 염도, 온도, 오일 유출) 및 응급 상황 모니터링에 사용되는 전자 소자와 무선 통신 모듈을 구동했다. 이는 해양 에너지를 수확해 다양한 바다 환경을 모니터링할 수 있는 상용 소자들을 구동할 수 있음을 보인 것에서 그 의미가 크다.
박인규·오일권 교수, 정준호 박사는 “개발된 친환경 해양 에너지 수확 소자는 범지구적 에너지 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대되고, 재활용 가능한 마찰전기 나노 발전기는 추후 바다 에너지를 넘어 친환경 풍력에너지 수확에도 활용될 수 있다”라며 “이는 친환경 에너지 시대를 앞당기는 발판이 될 것”이라고 연구 의미를 설명했다.
이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼즈’ 8월 온라인판에 출판됐으며, 후면 표지 논문으로 선정됐다.
