땀·수분 등 극소량 물로 전기 생산…나노물질 이용 발전기 개발

KAIST 김일두 교수 연구팀, 웨어러블 기기에 활용될 원천기술 확보

한국과학기술원(KAIST)은 나노물질인 맥신(MXene) 소재와 극소량 물 30μL(마이크로리터)로 전기에너지를 생성해 배터리를 충전하는 친환경 발전기를 개발했다고 23일 밝혔다.

KAIST 신소재공학과 김일두 교수 연구팀은 친수성 표면을 가지면서 빠른 모세관 현상을 유발할 수 있는 2차원 전도성 물질 가운데 전도도가 금속에 가까운 전이금속 탄화물(맥신)의 한 종류를 면섬유에 코팅하는 방법으로 발전기를 만들었다.

이 발전기는 기존 탄소 나노 입자가 적용된 발전기보다 24배 높은 에너지 효율을 보였고, 맥신을 전도성 고분자(Polyaniline)와 추가로 복합화했을 때는 100배 더 높은 에너지 효율을 달성했다고 연구팀은 설명했다.

맥신 기반 자가발전기 16개를 병렬로, 10개를 직렬로 총 160개를 연결해 상용 리튬폴리머 배터리(30mAh, 3.7V)를 20분 동안 충전한 결과 배터리 용량의 14%를 충전하는 데도 성공했다.

연구팀은 이 기술을 다양한 사물인터넷(IoT), 웨어러블 기기 등에 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.

김 교수는 “어디서든 쉽게 구할 수 있는 물이나 땀, 대기 중 흩날리다 사라지는 수분을 에너지원으로 활용할 수 있는 기술”이라며 “대용량 이차전지를 충전하는 비상 전원 용도 등으로 활용할 수 있다”고 말했다.

이번 연구 결과는 환경 분야 권위지 에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science) 11월호에 온라인 게재됐다.

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