KAIST·기계연 공동연구팀 성과
기존 한계 극복 고성능·고안정성 마찰전기 나노 발전기
친환경 에너지 수확 및 환경 오염 감소 큰 기여 전망
KAIST(총장 이광형)는 박인규·오일권 기계공학과 교수팀이 한국기계연구원(원장 박상진)의 정준호 박사팀과 공동연구로 '차세대 친환경 에너지 발전 소자를 통한 해양 모니터링 기술'을 개발했다고 20일 밝혔다. 소자는 장치, 전자 회로 등의 구성 요소가 되는 각각의 부품이다.
이전에도 다양한 기술개발을 성공했던 공동연구팀은 표면 나노구조체의 설계와 친환경 소재 선정을 통해 소자 전체 재활용이 가능하며, 해양 환경에서 고성능·고안정성을 나타내는 마찰전기 나노 발전기 구현을 처음 선보였다.
기후 변화와 같은 환경 문제가 최근 전 세계적으로 많이 발생하면서 온실가스 규제, 친환경 에너지 생산, 재활용 가능한 소자 등 이를 해결하기 위한 연구가 많은 관심을 받는 추세다. 그중 특히 TENG(마찰전기 나노발전기)는 버려지는 기계적 에너지를 전기 에너지의 형태로 수확하는 친환경 재생에너지 소자로서 많은 연구가 진행되고 있다.
현재까지 개발됐던 대부분의 TENG는 화석 연료 사용 감소에 도움이 되지만, 사용된 전극이나 마찰 대전 고분자 소재 폐기 과정에서 수많은 전자 폐기물을 발생시켜 또 다른 환경 문제를 일으킬 수 있다.
최근 이를 해결하기 위해 소자의 일부분이 물에 녹아 분해될 수 있는 친환경 소재 기반 TENG가 연구되고 있지만, 재활용과 응용 분야 관점에서의 한계를 보였다. 이런 부족함을 해결하는 것은 차세대 친환경 에너지 수확과 환경 오염 감소에 큰 발전이 가능할 것이라고 전문가들은 예상한다.
이번 연구로 소자 전체 재활용이 가능하며 기계화학적 내구성이 뛰어난 소재·구조 설계를 통해 해양 환경에서 고성능·고안정성을 보이는 친환경 TENG를 개발했다. 또 수확된 해양 에너지를 통해 배터리를 충전하고, 바다 상태(산도, 염도, 온도 등)와 응급 상황 모니터링에 사용되는 전자 소자와 무선 통신 모듈을 구동했다.
연구팀은 "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 있을 것이다"라며 "이는 친환경 에너지 시대를 앞당기는 발판이 될 것이다"라고 설명했다.
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