왼쪽부터 고현협 교수, 나상윤 박사, 정건영 박사. UNIST 제공
빗방울보다 적은 3마이크로리터(μL)의 물로 최대 45시간 전기를 만들 수 있는 '수력발전기'가 나왔다.
UNIST 에너지화학공학과 고현협 교수팀은 물속 양이온의 농도 차를 유도해 장시간 직류 전기를 생산하는 초소형 박막 수분 발전기를 개발했다고 9일 밝혔다.
일반적인 수력발전은 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때의 낙차로 터빈을 돌린다. 반면 연구팀이 개발한 초소형 발전기는 물속 양이온의 농도 차로 전압을 만들어 발전한다.
양이온의 농도 차를 만들기 위해 발전기 박막 속에 한쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 물 통로가 만들어지도록 설계됐다. 통로 벽은 물속에서 음전하를 띠는 맥신과 셀룰로스 나노섬유로 이뤄져 있는데, 통로가 좁아질수록 양이온이 통로 벽의 인력에 영향을 더 받아 좁은 구역의 양이온 농도가 넓은 구역보다 높아지는 원리다.
이 박막 발전기 하나의 크기는 가로 5밀리미터(㎜), 세로 7밀리미터로 손톱보다 작고, 실제 전기를 만드는 박막 두께도 15마이크로미터(μm)에 불과하다. 하지만 단 한 번 3마이크로리터의 물만으로 20시간 이상 전압을 유지하고 최대 약 45시간 동안 전압을 출력해 낼 수 있다.
이번 연구는 UNIST 에너지화학공학과 나상윤 박사와 정건영 박사가 공동 제1저자로 참여했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 과학기술분야 기초연구 사업, 국가과학기술연구회의 창의형 융합연구사업, 과학기술정보통신부·광주과학기술원(GIST)의 InnoCORE 프로그램의 지원으로 수행됐다.
이번 연구 성과는 Wiley에서 발행하는 세계적인 재료 분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 8월 12일자 온라인 게재됐다.
서승원기자 ggundle2000@
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