태양광 패널 먼지 제거 방법 모식도.

 

[대학저널 온종림 기자] 발걸음에서 얻어지는 충격 에너지를 전기 에너지로 변환해 태양광 패널의 먼지를 제거하는 원천 기술을 국내 대학 연구팀이 개발했다.

탄소중립이 전 세계적 화두가 되면서 태양광 발전의 중요성이 점차 커지고 있다. 하지만 태양광 발전은 표면의 먼지로 인하여 효율이 점점 저하되는 문제가 있다. 주기적인 세척이 필요하지만, 손이 닿지 않거나 도심에 분산되어 있는 대양광 패널을 일일이 청소하기는 어려운 실정이다.

한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부 박진형 교수 연구팀과 카이스트 기계공학과 경기욱 교수 연구팀은 마찰전기 발전기(triboelectric nanogenerator)와 전기력 기반 먼지 제거 방식(elelctrodynamic dust shield)을 사용해 보행자의 걸음에서 생기는 충격만으로 태양광 패널을 청소하는 방법을 개발했다.

마찰전기 발전기는 친환경 에너지 기술 중 하나로, 두 물체를 마찰시켜 생기는 정전기를 이용해 고전압 출력이 나오는 특징이 있다. 하지만 작동 원리상 마찰이 필수적이기 때문에 발걸음과 같은 충격에 대해서는 에너지 전환 효율이 낮으며, 오래 지속되는 고압의 전류 얻을 수 없다는 단점이 있다.

연구팀은 충격을 가했을 때 에너지의 손실 없이 진동하며 교류 고전압을 장시간(약 10초/회) 동안 발생시키는 마찰전기 발전기를 개발했다. 개발된 마찰전기 발전기는 약 50.8%의 높은 에너지변환 효율을 보여주었으며, 최대 전압 2.6kVpp(약 17Hz)로 먼지 제거 패널을 충분히 작동시킬 수준의 높은 출력을 발생시킬 수 있다.

연구팀은 12번의 발걸음을 걷는 동안 태양광 패널의 표면 먼지의 약 79.2%를 제거하였으며, 이 결과 태양광 패널의 출력이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

이번 연구는 9월 22일 우수국제 학술지인 나노 에너지(Nano Energy) 온라인판에 ‘고효율 및 오래 지속되는 충격에 의한 마찰전기 나노발전기, 그리고 태양광 패널의 자가 청소에의 적용(Highly efficient long-lasting triboelectric nanogenerator upon impact and its application to daily-life self-cleaning solar panel)’이라는 제목으로 게재됐다.

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