소량의 물방울 떨어뜨려 '전기에너지' 생산한다
전체 맥락을 이해하기 위해서는 본문 보기를 권장합니다.
물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때 낙차를 이용해 전기에너지를 수확하는 수력발전은 친환경적이지만 많은 물이 필요하다.
국내 연구진이 미량의 물방울을 이용해 발전하는 에너지 하베스팅 기술의 원리를 밝혀냈다.
이번 연구는 이온을 포함하는 하천수나 바닷물 등 자연의 다양한 물 자원을 이용한 에너지 하베스팅 기술의 기반이 되는 원리를 규명하는 한편, 향후 물속의 극미량 물질을 탐지하는 생화학 센서로 응용할 수 있는 실마리를 제공한 것으로 기대된다.
이 글자크기로 변경됩니다.
(예시) 가장 빠른 뉴스가 있고 다양한 정보, 쌍방향 소통이 숨쉬는 다음뉴스를 만나보세요. 다음뉴스는 국내외 주요이슈와 실시간 속보, 문화생활 및 다양한 분야의 뉴스를 입체적으로 전달하고 있습니다.
[헤럴드경제=구본혁 기자] 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 떨어질 때 낙차를 이용해 전기에너지를 수확하는 수력발전은 친환경적이지만 많은 물이 필요하다. 국내 연구진이 미량의 물방울을 이용해 발전하는 에너지 하베스팅 기술의 원리를 밝혀냈다.
한국연구재단은 서울대 김연상 교수 연구팀이 물이 다공성 구조에 스며드는 과정에서 발생하는 전기를 수확하는 에너지 하베스팅 원리를 규명했다고 26일 밝혔다.
최근 토양이나 나무의 증산작용 등에서 나타나는 모세관 현상을 이용하여 적은 양의 물로 상당한 전기에너지를 생성하는 에너지 하베스팅 기술이 큰 주목을 받고 있다.
하지만 전기에너지가 생성되는 원리에 대한 정확한 이해가 부족 해 액체-고체 계면에 대한 정확한 이해가 필요한 상황이다.
연구팀은 표면특성이 잘 알려진 산화구리 나노선이 배열된 다공성 필름형 소자를 만들었다. 여기에 물방울을 떨어뜨려 필름의 젖은 부분과 마른 부분 각각에 놓인 나노선의 전하 에너지 준위 차이에 의해 전기를 발생시킬 수 있음을 보여주었다.
특히 반도체 특성이 잘 알려진 산화구리 나노선이 모세관 현상에 의해 물이 스며들 때 전기에너지를 생산하는 원리를 반도체 공학적으로 밝혀냈다.
물이 스며들 때 물 속의 이온이 나노선 표면에 흡착되면서 나노선의 전하 에너지 준위 특성을 변화시키는 것을 알아낸 것.
나아가 스며드는 물 속의 이온농도가 증가함에 따라 소자의 성능도 높아지는 것을 통해 이온-고체 표면 상호작용인 이온발전(Ionovoltaic) 현상임을 규명했다.
실제 산화구리 나노선 기반의 다공성 필름형 소자 수돗물 수준의 이온농도를 갖는 소금물 네 방울 정도(20μl)를 떨어뜨려 ~0.45V, ~0.23μA 의 전압, 전류를 40분 동안 생성했다.
또한 소자의 직렬, 병렬연결을 통해 건전지처럼 전압과 전류를 증폭할 수 있는 것도 확인했다. 실제 연구팀이 8개의 소자를 직렬연결하고 각각의 소자에 바닷물 한 방울(5μl)씩 스며들게 했을 때 녹색 LED를 4분 이상 연속적으로 켤 수 있었다.
이번 연구는 이온을 포함하는 하천수나 바닷물 등 자연의 다양한 물 자원을 이용한 에너지 하베스팅 기술의 기반이 되는 원리를 규명하는 한편, 향후 물속의 극미량 물질을 탐지하는 생화학 센서로 응용할 수 있는 실마리를 제공한 것으로 기대된다.
이번 연구성과는 국제학술지 ‘에너지 앤 인바이런먼탈 사이언스’ 10월호에 게재됐다.
nbgkoo@heraldcorp.com
- Copyrights ⓒ 헤럴드경제 & heraldbiz.com, 무단 전재 및 재배포 금지 -
Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.
- “충격 제보?” 명예훼손 ‘난장판’된 유튜브 [헤븐]
- [itM] 사람-반려동물 간 코로나 전파 불가능한가?…伊에 이어 브라질도 조사 착수
- [단독] 서울 초·중·고 운동장 26%가 ‘부적격’…학생들 공 찰 곳도 없다
- 회사 주말 산행 참석했다가 사망…법원 “업무상 재해”
- [단독] 심야·새벽잠 깨우는 재난문자 사라진다
- ‘국정농단’ 이재용 재판 9개월 만에 재개…‘상주’ 李, 불출석할듯
- 종합 국감 참석하는 추미애, 윤석열에게 ‘작심 발언’ 되갚을까
- 홍준표, 野지도부에 “죽도 밥도 아닌 좌클릭…웰빙·유사진보黨”
- 라임·옵티머스 수사…“특검 43.6% vs. 공수처 38.9%”
- 유승민, '文 변호' 이재명에 직격 "권력에 할 말하는 결기 없나"