물과 고체 접촉면 변화로 전기 생산 기술 개발

[재경일보 서성훈 기자] 물 1ｇ으로 LED등 6개를 동시에 밝히는 기술이 국내 연구팀에 의해 개발됐다.

미량의 물을 이용한 에너지 수확기술(Energy Harvesting)을 우리나라 연구진이 처음 구현한 것.

부산대 물리학과 박혁규 교수 연구팀은 1g의 물로 전기를 생산하고, 이를 이용해 6개의 LED 전등을 동시에 밝히는 데 성공했다고 13일 밝혔다.

물과 고체의 접촉면 변화로 전기를 생산하는 기술을 개발한 것이다.

일반적으로 물과 닿는 고체의 표면이 특정한 전하(＋ 또는 －)를 띠면 물속에는 이와 반대되는 이온전하가 나란히 분포해 '전기이중층 축전기'라고 불린다.

그런데 물과 고체의 접촉면을 바꾸면 축전기의 용량과 전하의 분포가 달라지면서 전기가 발생한다는 원리를 규명한 것이다.

접촉면 변화는 고체로 물을 누르거나 진동을 주는 등의 간단한 방법으로 가능하다.

덕분에 움직이는 팔, 쉬지 않고 뛰는 심장 근육 등 사람의 몸이나 신발 밑창 등에 이런 원리를 이용한 '소형 발전기'를 붙이면 전기가 생산돼 휴대전화기 등 소형 전자장치에 언제든지 전기를 공급할 수 있다고 박 교수는 설명했다.

연구진은 1g의 물에 외부 압력을 가할 때 물과 고체 사이의 접촉 면적이 커지면서 나타나는 전하 이동과 전류 흐름을 이용해 에너지를 생산했다.

구체적으로 물 1ｇ을 넣은 가로, 세로 10㎝, 두께 1㎝가량인 실험체로 발전시켜 LED등 6개를 동시에 밝혔다.

이 같은 연구결과를 담은 논문 '전기이중층의 역학적 변조를 이용한 전기 발전'은 세계적인 과학 전문지 '네이처 커뮤니케이션즈' 최신호에 소개됐다.

박 교수는 “물과 고체 사이의 접촉면에 전하들이 층을 이뤄 존재한다는 사실은 예전부터 알려졌지만 그 원리를 정확하게 이해하지 못해 전기를 생산할 수 없었다”며 “미량의 물에서 에너지를 수확하는 기술은 세계 최초”라고 말했다.