인하대, 나뭇잎으로 전기 생산이 가능한 기술 개발

천연재료와 카본 나노 튜브 전극 이용 전기 발생 기술 개발… 국내 특허 출원

천연재료인 나뭇잎과 카본 나노 튜브 전극을 이용한 마찰 전기 디바이스, 스마트폰 충전 개념도.[사진=인하대]

 

우리 주변에서 흔히 얻을 수 있는 나뭇잎과 같은 천연 재료를 활용해 효율적으로 전기를 생산하는 기술이 개발됐다.

인하대(총장‧조명우)는 물리학과 정종훈 교수와 김현수(27), 김도형(25), 이동우(26), 공대솔(24)학생이 함께 한 연구팀이 최근 나뭇잎과 한지, 셀룰로오스와 같은 친환경적이면서도 재생 가능한 재료와 카본 나노 튜브 전극을 활용해 낮은 주파수의 역학적 진동을 전기에너지로 변환하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

천연재료에서 전기를 생산하는 기술을 개발한 인하대 물리학과 (왼쪽부터)김현수 학생과 정종훈 교수, 김도형, 이동우, 공대솔 학생. [사진=인하대]

정 교수 연구팀은 벚 나뭇잎과 카본 나노 튜브 전극을 번갈아 층층이 쌓은 장치로 발광 다이오드를 구동하고 스마트폰 충전이 가능하다는 것을 확인했다.

이 카본 나노 튜브 전극은 마이크로웨이브를 이용해 특이한 표면 구조를 만들었고 투명하면서도 온도와 습도에 강하고 자외선에 민감하지 않다. 또 전기전도도가 매우 크고 역학적으로 안정적이라는 강점을 지니고 있다. 이러한 장점들 덕분에 계절변화에 따라 물리화학적 변화가 큰 천연재료를 활용해도 안정적으로 전기를 생산할 수 있다.

연구 결과는 ‘천연물질과 천연부산물의 마찰 전기 에너지에 적합한 마이크로파 접합된 단일벽 카본 나노 튜브(Microwave-welded single-walled carbon nanotubes as suitable electrodes for triboelectric energy harvesting from biomaterials and bioproducts)’를 제목으로 이달 에너지 분야 학술지 ‘Nano Energy’ 에 게재됐다. 국내 특허에도 출원했다.

이번 연구는 한국연구재단 지원을 받아 한국전기연구원 정순신 박사팀과 연세대 이관형 교수 연구팀, 인하대 이민백 교수 연구팀과 공동으로 진행했다.

연구팀 김현수 연구원은 “천연 재료를 마찰 발전에 이용하려는 연구는 이제 초창기이다. 카본 나노 튜브 전극의 성능을 향상시키기 위한 방안을 계속 연구할 계획이다”고 말했다.