[이슈밸리=권동혁 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 박인규·오일권 교수와 한국기계연구원(KIMM) 정준호 박사 공동연구팀이 ‘차세대 친환경 에너지 발전 소자를 통한 해양 모니터링 기술’을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.
KAIST에 따르면 공동연구팀은 소자 전체 재활용이 가능하며 해양 환경에서도 고성능·고안정성을 발휘하는 마찰전기 나노 발전기를 구현할 수 있다는 것을 최초로 선보였다.
연구팀은 소자 전체 재활용이 가능하며 기계화학적 내구성이 뛰어난 소재·구조 설계를 통해 해양 환경에서 고성능·고안정성을 나타내는 친환경 TENG를 개발했다.
마찰전기 나노발전기 분야는 버려지는 기계적 에너지를 전기에너지의 형태로 수확해 화석 연료 사용을 줄이는 친환경 재생에너지인데 현재까지 개발된 대부분의 TENG는 폐기 과정에서 수많은 전자폐기물(electronic waste)을 발생시켜 또 다른 환경 오염을 일으킨다는 문제점을 가지고 있었다.
최근에는 이를 해결하기 위해 소자 일부분이 물에 녹아 분해될 수 있는 친환경 소재 기반 TENG가 연구되고 있지만 재활용과 응용 분야 관점에서 여러 한계가 있었다.
우선 마찰전기를 발생시키는 대전 물질은 물에 녹아 재활용할 수 있지만, 전자를 수확하기 위한 전극 부분은 재사용할 수 없었고 물에 녹는 소자 특성으로 인해 TENG의 가장 유망한 적용 분야인 해양 에너지 수확 부문에는 응용이 불가능했다.
또 현재까지 개발된 재활용 소자 기반 TENG는 기존 상용 소자 기반에 비해 10~100배 이상 낮은 에너지 수확 성능을 가졌으며 기계화학적으로도 불안정했다.
이에 따라 전문가들은 이번 연구를 통해 해양 에너지 수확에 적용할 수 있으면서도 재활용이 가능한 고성능·고안정성 TENG 개발이 차세대 친환경 에너지 수확 및 환경오염 감소에 큰 도움이 될 것으로 예상했다.
또 수확된 해양 에너지를 통해 배터리를 충전하고 산도·염도·온도·오일 유출과 같은 바다 상태 및 응급 상황 모니터링에 사용되는 전자 소자와 무선 통신 모듈을 구동했다.
KAIST 박인규 교수는 “개발된 친환경 해양 에너지 수확 소자와 마찰전기 나노 발전기는 친환경 에너지 시대를 앞당기는 발판이 될 것ˮ이라고 말했다.
