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배터리 없이 바닷속에서 작동하는 고성능 자가발전기 모식도. |
[대학저널 온종림 기자]배터리가 없이도 바다 속에서 작동하는 고성능 자가발전기를 한양대 연구팀이 개발했다.
환경재해를 예측·예방하기 위해 24시간 지속적인 모니터링을 수행할 수 있는 시스템을 구축이 중요하다. 넓은 면적을 지속적으로 모니터링하기 위해 주로 원격 탐사물이 사용되며 배터리가 구동원으로 활용된다. 하지만 배터리는 충전과 주기적 교체가 필요하고, 극한 지역에 대한 모니터링 수행 시 배터리 관련 단점이 더욱 두드러진다.
한양대 기계공학과 최준명 교수팀은 한국생산기술연구원(생기원) 김시형 박사팀이과 함께 바람·파도·해류 등에서 발생하는 1Hz 이하의 진동에서 전기에너지를 생산하는 에너지 하베스터 개발에 성공했다.
개발된 에너지 하베스터는 실험실 조건 기준 현재까지 발표된 수전해기반 에너지 하베스터 중 세계 최고의 성능(1.6–10.45mW/㎤)을 보이며, 바닷물 안에서도 장기간 자가발전이 가능함을 증명했다.
연구팀은 탄소나노튜브 원사를 길이 방향으로 균일하게 배열한 뒤에 꼬아나가는 새로운 ‘L-twist’ 공정을 개발했다. 이런 공정으로 만들어진 ‘L-코일 원사’는 기계에너지를 전기에너지로 변환하는데 특화된 구조로, 기존 학계에서 발표된 동일계열 소재보다 4배 향상된 에너지 생산밀도와 2배 높은 에너지 변환 효율을 가졌다.
또 내 부식성이 좋아 바닷물에서도 오랫동안 안정적으로 전기에너지를 생산할 수 있다는 장점을 가졌다.
최준명 교수는 “이번 연구의 의의는 해양 내 감시진단 모니터링을 반영구적으로 가능하게 하는 동력원의 초석이 마련했다는 점에 있다”며 설명했다.
이번 연구는 그 학술적 우수성을 인정받아 재료과학 분야 세계적 학술지 「Advanced Science, IF=17.521」에 9월 18일 게재됐다.
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