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Journal of Materials Chemistry A 2023년 1월호. |
이번 연구 결과는 그동안 명확한 해석에 어려움을 겪던 수분 자가 발전의 원리를 밝혀 수분 자가 발전의 응용과 적용을 위한 길을 열었다는 의미가 있다.
물을 이용한 발전은 인류의 전기 역사와 함께 시작된 발전 방법 중의 하나로, 지구의 70% 이상 비중을 차지하는 수자원을 활용하면 친환경 에너지 생산이 가능하다.
최근에는 물의 위치 차를 이용한 수력 발전을 넘어 소재와 직접적인 상호작용으로 전기를 생산하는 새로운 방법이 연구되고 있다. 이러한 수분 자가 발전은 배터리 교체 없이 오로지 수분만을 이용해 친환경·저비용으로 전기를 생산할 수 있다는 점에서 그 가능성이 무한하다.
아주대와 한국세라믹기술원 공동 연구팀은 탄소 소재의 수분 발전 현상을 규명하고자 폐의류에 탄소 소재를 코팅하여 수분 발전이 가능함을 실증하고, 이를 ‘유동-확산-반응-정전기’ 4종의 물리현상을 연계한 다중물리 시뮬레이션 모델로 제작해 수분 발전의 원동력에 대한 비밀을 풀어냈다.
수분 발전에서 전기 생성의 핵심 원리가 기존 통념과는 다르게 탄소 표면에서 물과 화학반응을 통한 이온의 생성과 생성된 수소이온(H3O+)의 이동이라는 점을 입증한 것이다.
조성범 아주대 교수는 “연구팀의 시뮬레이션 모델을 통해 수분 자가 발전의 성능을 크게 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 “단순한 수분을 넘어 바닷물이나 공기 중의 수증기를 활용한 자가 발전의 응용과 발전에도 참고가 될 것”이라고 전했다.
이번 연구는 재료·화학 분야 저명학회인 영국 왕립화학회에서 발행하는 '재료화학저널 A' 2023년 1월호 표지논문으로 게재됐다.
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