포스텍 등 연구팀, 연잎 특징 이용한 발전기로 전기생산에 성공

물방울로 전기만드는 기술…환경모니터링 센서 시스템 적용 기대

연잎의 특징을 모사해 만든 발전기를 이용해 포스텍을 새긴 LED를 점등하는데 성공했다. 포스텍 제공

전기를 만들기 위해서는 엄청난 양의 물이 필요한데, 국내 연구진이 이런 상식을 뒤엎는 연구결과를 내놔 학계의 관심을 끌고 있다. 물을 흡수하지 않고 튕겨내는 연잎의 특징을 모방해 물방울로도 전기를 만들어내는 방법을 고안해낸 것이다.

포스텍(포항공대) 기계공학과 김동성 교수·유동현 박사 연구팀은 경희대 기계공학과 최동휘 교수, 안동대 기계‧로봇공학과 김시조 교수와의 공동연구를 통해 연잎을 모사한 물방울 기반 발전기를 개발해 국제 학술지 '나노 에너지'에 최근 발표했다.

물방울 기반 발전기는 자연에서 볼 수 있는 물의 순환으로부터 효율이 높은 에너지를 얻는다는 게 특징이다.

연구팀은 우선 표면이 물에 젖지 않는 연잎에 주목했다. 미세한 돌기로 덮여 있는 연잎은 물이 스며들지 않고 동그랗게 뭉쳐 미끄러지는데, 아주 작은 물방울까지도 흡수하지 않고 튕겨낸다. 이때 빠르게 튕겨내는 에너지를 이용하면 전기를 만들어낼 수 있다.

연구팀은 연잎의 표면구조를 물방울 기반 발전기에 적용하자, 실제 빗방울의 크기 수준에 해당하는 부피 6µL(µL, 1µL=100만분의 1리터)에도 발전기가 성공적으로 작동했다.

또 물방울 기반 발전기의 에너지 수확 효율은 13.7%로, 이전 연구의 최대 11% 효율에 비해서도 상당히 향상된 결과를 보였다. 여기에다 연잎의 특징인 자가세정 효과 덕분에 오염에 노출되기 쉬운 실외환경에서도 발전기가 효과적으로 작동했다.

이전까지 보고된 물방울 기반 발전기에서는 표면 젖음성으로 인해 최소한 수십 µL수준이 돼야만 에너지 수확이 가능했다.

김동성 포스텍 교수는 "강수 환경에서 발전기의 에너지 수확 능력을 충분히 검증했다"며 "앞으로 안개나 이슬 같이 우리 주변에서 쉽게 관찰되는 환경에 맞게 이를 설계한다면 환경 모니터링이 가능한 센서 시스템으로 활용할 수 있다"고 했다.