극한물리연구소

 “이번 연구의 의미는 자연에서 버려지는 물을 효과적으로 모아서 전기에너지로 쓰는 것으로, 재료비가 안 들고 매우 친환경적 이라고 할 수 있습니다”

부산대 물리학 과 박혁규(사진) 교수팀(문종균 정재기 이동윤)은 미량의 물을 이용해 전기를 발생시키는 기술을 3년 반에 걸친 연구 끝에 세계 최초로 구현했다고 13일 밝혔다.

박 교수팀은 뮬 1g을 가지고 6개의 LED 전등 을 동시에 밝히는 데 성공 , 이 원리를 세계 최고 과학전문지인 ‘ 네이처 ’의 자매지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호(12일자)에 ‘전기이중층의 역학적 변조 를 이용한 전기 발전’이란 논문으로 발표했다.

연구 결과에 따르면 물방울 1ｇ을 수십개로 미세하게 나눠 얇은 금속판 위에 올리고 다른 금속판으로 덮으면 물과 접하는 금속판 표면에 ＋극 또는 －극을 띠는 전하가 정렬된 모습이 마치 축전기( 콘덴서 )와 비슷해 ‘전기이중층 축전기’로 불린다. 이 상태에서 외부에서 금속판을 누르거나 떼면서 규칙적인 힘을 가해 물과 금속판(고체면) 사이의 접촉면적을 넓히거나 좁히는 등 바꾸게 되면 축전기의 전기용량이 변하게 되고 이로 인해 전하의 분포가 변하면서 전류가 흐르게 된다.

박 교수는  “물과 금속판 사이의 접촉부분에 전하들이 층을 이루며 존재하는 것은 예전부터 알려져 있었지만 과학자들은 그동안 이 원리를 정확하게 이해하지 못해 전기를 생산하지 못했다”며 “이번 연구에서는 물 1ｇ을 두께 3㎜ 정도의 금속판 사이에 넣은 뒤 장치를 작동시켜 4∼5V의 전기를 발생시켜 발광다이오드 (LED) 6개를 동시에 켜는 실험결과를 얻었다”고 말했다.

물을 이용, 전기를 얻는 전기습윤방식에 깊은 관심을 갖고 있던 박 교수는 “3년 6개월 전 전기습윤에 대해 연구를 하던 중 여느 때와 달리 연구방식을 거꾸로 적용, 실험을 하는데 우연히 노이즈(잡음) 현상 이 나타났고, 처음엔 단순한 노이즈로 판단했다가 지속적으로 나타나는 노이즈를 보고 연구를 계속한 게 오늘의 성과를 내게 됐다”고 설명했다.

박 교수는 “이 기술의 원리를 이용해 만든 패드 등의 장치를 신발 밑창이나 움직이는 팔 등에 부착하면 휴대용 전화기 같은 소형 전자 장치에 계속해서 전기를 공급할 수 있다”며 “한 달 전부터 부산대 기계공학 과 교수팀과 상용화 기술에 대한 공동연구에 들어갔으며 4∼5년 뒤에 일반인들이 이용할 수 있게 될 것으로 예측하고 있다”고 말했다.

부산=전상후 기자 sanghu60@segye.com

[국민일보 2013. 02. 13]

부산대 박혁규 교수팀,

물 1g으로 LED燈 6개 밝힐 수 있는 발전기술 세계 첫 개발

국내 대학 연구팀이 물을 이용한 초소형 발전 기술 을 세계 최초로 개발했다.

부산대 물리학과 박혁규(사진) 교수팀은 물과 고체의 접촉면 변화로 전기를 생산하는 기술 을 개발했다고 13일 밝혔다. 박 교수팀이 3년6개월간 연구해 개발한 이 기술은 물 1g으로 LED등(燈) 6개를 동시에 밝힐 수 있는 축전기술이다.

이 기술은 세계 최고 과학전문지인 네이처의 자매지 네이처 커뮤니케이션즈 최신호에 ‘전기이중층의 역학적 변조를 이용한 전기 발전’이란 논문 으로 발표됐다.

박 교수팀에 따르면 일반적으로 물과 닿는 고체의 표면은 특정 전하(+ 또는 －)를 띤다. 그러나 물속에는 이와 반대되는 전하가 나란히 분포해 ‘전기이중층 축전기’라고 불린다.

이번 신기술은 물과 고체의 접촉면을 바꾸면 전하의 분포가 달라지면서 전기가 발생한다는 원리를 규명한 것이다. 연구팀은 실제 물 1ｇ을 넣은 가로, 세로 10㎝, 두께 1㎝가량의 실험체로 4∼5V의 전기를 발생시켜 LED등 6개를 동시에 밝히는 데 성공했다.

이 기술을 이용해 사람의 신체나 신발 밑창 등에 ‘소형 발전기’를 붙이면 휴대전화기 등 소형 전자장치의 전기공급이 가능하다.

박 교수는 “이번 연구 결과는 미량의 물을 이용한 에너지 수확기술을 이론적·실험적으로 구현한 첫 성과로 상용화를 위한 인체 부착용 소형발전기 개발을 추진 중”이라고 말했다.

부산=윤봉학 기자 bhyoon@kmib.co.kr