배터리 없는 휴대폰, 장시간 비행 드론의 가능성 열렸다

한양대 김선정 교수, 전기 스스로 생산하는 실 개발

[보안뉴스 박미영 기자] 김선정 교수(한양대) 연구팀이 수축·이완하거나 회전할 때 전기에너지를 저절로 생산하는 최첨단 실(yarn)을 개발했다고 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)가 밝혔다.

김선정 교수 연구팀의 연구 내용은 세계적인 학술지 사이언스 8월 25일자(논문명 : 탄소나노튜브 실로부터 전기에너지 하베스팅)에 게재됐다.

연구팀은 탄소나노튜브를 꼬아서 코일 형태의 트위스트론 실(탄소나노튜브 인공근육, 과도하게 꼬여진 고무밴드 같은 코일 형태의 실)을 제조했다. 이 실을 전해질 속에서 잡아당기면 꼬임이 증가하면서 부피가 감소된다. 그 결과 전하를 저장할 수 있는 전기용량이 감소하고, 전기용량 변화량만큼 전기에너지를 생산하게 된다.

트위스트론 실은 19.2밀리그램(㎎)만으로도 2.3볼트(V)의 초록색 LED 전등을 켤 수 있다. 이 실은 초당 30회 정도의 속도로 수축·이완할 때 킬로그램(㎏)당 250와트(W)의 전력을 생산할 수 있다.

연구팀은 파도나 온도 변화를 활용해 트위스트론 실이 스스로 전기에너지를 생산하는 실험을 통해서, 에너지 하베스터로서의 응용가능성을 입증했다. 에너지 하베스터는 열, 진동, 음파, 운동, 위치에너지 등 주변에서 일상적으로 버려지거나 사용하지 않는 작은 에너지를 수확해 사용가능한 전기에너지로 변환하는 장치를 말한다.

트위스트론 실에 풍선을 매달아 바닷속에 직접 넣으면 파도가 칠 때마다 전기에너지가 생산됐고, 공기 중 온도 변화로 움직이는 나일론 인공 근육과 트위스트론 실을 연결했을 때도 전기에너지가 저절로 생산됐다.

김선정 교수는 “기존 배터리와는 달리, 반영구적으로 무제한 전기에너지를 생산할 수 있는 트위스트론 실은 해양에서의 대량 전기 생산, 휴대폰 및 드론에 연속적 전원 공급 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구는 과기정통부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원을 받아 수행됐다.
[박미영 기자(mypark@boannews.com)]

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