걷거나 바람불면 '전기' 생긴다

울산과학기술원(UNIST) 공동연구진

출력 20배 높인 `마찰전기 발전기`

  국내 연구진이 바람이나 진동, 소리, 발걸음 등에서 에너지를 수확할 수 있는 기술을 개발했다. 

백정민 울산과학기술원(UNIST) 

신소재공학부 교수

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실크 이용한 마찰 전기 발전기 개발 성공

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백정민 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수(사진)와 양창덕 UNIST 에너지및화학공학부 교수 공동 연구진은 '마찰전기 발전기' 효율을 극대화시키는 소재를 개발했다고 29일 밝혔다. 

마찰전기 발전기란 두 물체가 스칠 때 만들어지는 '전하 불균형'을 이용해 전기를 만드는 장치다. 서로 다른 물체가 접촉하면 각 물체에 있는 음전하와 양전하가 이동하기 때문에 두 물체가 분리될 때 각 물체에 전하 불균형이 생긴다.

풍선을 머리카락에 문지르면 머리카락이 붙는 현상, 겨울철 옷을 벗을 때 생기는 정전기 모두 마찰전기 때문이다. 

이런 전하 불균형 때문에 전자가 이동하게 되는데 이것이 곧 전류가 된다. 마찰전기 발전기는 이 전류를 수확하는 장치라고 보면 된다. 

마찰전기 발전기는 양전하를 모으는 '금속 전극'과 음전하를 모으는 '고분자 유전체'로 이뤄진다. 연구진은 유전체로 쓰이는 고분자의 특성을 변화시켜 전기 출력 효율을 높이는 방법을 찾아냈다. 연구진은 우선 'PVDF'라는 고분자를 기본 물질로 사용했다. PVDF는 눌렀을 때 양전하와 음전하가 양쪽으로 나란히 나눠 배열되는 특성을 갖고 있어 센서, 배터리 등에 사용돼 왔다. 양창덕 교수는 "PVDF의 유전상수는 8.6"이라며 "유전상수가 더 커지면 전기 출력을 더 크게 낼 것이라고 판단해 다른 고분자를 붙이는 방법을 썼다"고 설명했다.

유전상수란 물체가 양극, 음극으로 나뉘는 성질이 얼마나 지속되는지를 나타내는 척도를 의미한다. 

양 교수는 "PVDF에 다른 물질을 붙여 새로운 고분자를 만들자 유전상수는 16.5까지 증가했다"며 "이를 활용해 기존 마찰전기 발전기의 전기 출력을 20배 이상 크게 향상시켰다"고 말했다. 

백정민 교수는 "이번에 개발한 마찰전기 발전기 소재는 나무나 건물 같은 고정된 사물부터 자동차 등 움직이는 사물까지 다양한 에너지원을 이용해 스마트 기기를 충전하는 기술로 발전시킬 수 있다"고 말했다. 연구 결과는 국제학술지인 '사이언스 어드밴스' 최신호에 게재됐다. 

[원호섭 기자] 매일경제

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