대기 중 수분을 흡수해 전기를 생산하는 친환경 발전기가 개발됐다. 미세전기를 사용하는 소형 웨어러블 기기와 사물인터넷(IoT) 센서 등에 무한한 동력으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.
한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 김일두 신소재공학과 교수팀이 삼성미래육성사업 지원을 받아 수분을 흡수해 전기를 만들어내는 친환경 발전기를 구현했다고 16일 밝혔다.
연구팀은 전도성 나노 입자를 코팅한 면섬유 표면을 활용했다. 섬유에 물을 떨어뜨리면 젖은 영역에서 마른 영역으로 물의 수소 이온이 이동, 전기에너지를 발생시키는 원리를 이용했다.
여기에 염화칼슘(CaCl₂)를 추가로 묻혀 성능을 높였다. CaCl₂는 공기 중 수분을 스스로 흡수해 천천히 방출하는 '조해성 물질'이다.
이 결과 습도 20% 이상 환경에서는 전력을 지속 생산하는 결과를 얻었다. 20~80% 습도 구간에서는 외부에서 물을 공급하지 않아도 2주 동안 전기를 생성했다.
이 발전기 6개를 직렬 연결해 전압 4.2볼트(V), 1㎤당 22.4밀리와트시(㎽h) 에너지밀도를 얻었다. 20밀리와트(㎽) LED 전구에 불을 밝히는 것도 성공했다.
연구팀은 이 발전기 기술이 IoT와 웨어러블 분야 발전에 크게 기여할 수 있다고 설명했다. 특히 면섬유 기반이라는 점에서 인체에 착용 가능한 IoT 전력 공급원으로 쓰임새가 높다.
연구팀은 이 발전기 발생 전력을 높이고, 셀 크기를 줄이는 연구를 계속 진행하고 있다.
김일두 교수는 “별다른 조치 없이 전력을 생산할 수 있어 소형기기 전력원으로 활용 분야가 무궁무진하다”며 “발전기 크기 증대를 통해 이차전지를 충전하는 용도로도 활용할 수 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
