카이스트 '과학 천재' 연구팀, 물 몇 방울로 전기 뽑아내는 기술 개발

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[인사이트] 김한솔 기자 = 우리 생활에 없어서는 안 될 전기에너지. 앞으로 물 몇 방울만 있으면 전기를 만들어낼 수 있다.

게다가 이 기술이 우리나라 '과학 천재'가 전부 모여있다는(?) 카이스트에서 개발돼 자긍심을 높이고 있다.

지난 16일 한국과학기술원(KAIST)에 따르면 신소재공학과 김일두 교수 연구팀이 물 몇 방울만 있으면 전기를 만들어 낼 수 있는 친환경 발전기를 개발했다.

김 교수팀은 아주 소량의 물과 대기 중의 수분을 자발적으로 흡수하는 조해성(고체가 대기 속에서 습기를 흡수하여 녹는 성질) 물질에 집중했다.

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그 결과 소량의 물이 전도성 탄소 나노 입자로 코팅된 면섬유 표면에 떨어졌을 때 젖은 영역과 마른 영역으로 나뉘면서 전기 에너지가 발생하는 것을 발견했다.

이 방법으로 물이 완전히 증발하기 전까지 수소 이온이 천천히 이동하며 약 1시간 동안 발전할 수 있다.

그러나 물이 전부 증발하면 전기 발생이 멈추게 돼 지속적인 발전을 위해서는 주기적으로 물을 떨어뜨려야 하는 실용성 측면의 문제도 함께 발견됐다.

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이를 보완하기 위해 김 교수팀은 대기 중의 물을 스스로 흡수한 후 천천히 방출하는 조해성 물질 중 하나인 염화칼슘에 주목했다.

이어 탄소 입자가 코팅된 면섬유의 한쪽 면에 염화칼슘을 묻혔더니, 습도 20% 이상에서는 자발적인 수분 흡착으로 전력이 지속해서 유지되는 결과를 얻었다.

이렇게 개발한 자가발전기 6개를 직렬로 연결해 LED 전구의 불을 켜는 데 성공했다.

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즉 김 교수팀이 개발한 발전기를 사용하면 습도 20∼80% 구간에서는 외부에서 물을 공급해 주지 않더라도 전기를 만들어 낼 수 있는 셈이다.

다양한 웨어러블 기기, 사물인터넷 등에 해당 기술을 접목해 과학 발전에 이바지할 것으로 보인다.

한편 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 '에이씨에스 나노(ACS Nano)' 11월 26일 자와 환경 분야 국제학술지 '에너지 및 환경과학' 12월호에 각각 게재됐다.