포스텍, 물방울 기반 발전기 개발

기계공학과 김동성 연구팀
경희대·안동대와 공동연구

포스텍 기계공학과 김동성 교수 연구팀은 경희대, 안동대와의 공동연구를 통해 연잎을 모사한 물방울 기반 발전기를 개발했다고 13일 밝혔다.

물방울 기반 발전기는 자연에서 볼 수 있는 물의 순환으로부터 효율이 높은 에너지를 얻는다는 게 특징이다. 우리 주변에 흔히 보이는 빗방울과 강수, 안개, 이슬 등 마이크로리터(㎕) 단위의 물로 발전기를 가동할 수만 있다면 그 적용 분야가 무궁무진할 것으로 기대된다.

연구팀은 표면이 물에 젖지 않는 연잎에 주목했다. 미세한 돌기로 덮여 있는 연잎은 물이 스며들지 않고 동그랗게 뭉쳐 미끄러지는데, 몇 마이크로리터에 불과한 물방울까지도 흡수하지 않고 튕겨낸다. 이때 빠르게 튕겨내는 에너지를 이용하면 전기를 만들어낼 수 있다. 물방울이 표면에 붙은 오염물질을 닦아내, 항상 깨끗함을 유지하는 것은 물론이다.

연잎의 표면구조를 물방울 기반 발전기에 적용하자, 실제 빗방울의 크기 수준에 해당하는 부피 6㎕에도 성공적으로 작동했다. 이전까지 보고된 물방울 기반 발전기에서는 표면 젖음성으로 인해 최소한 수십㎕ 수준이 돼야 에너지 수확이 가능했다는 점에서 기술의 한계를 극복했다. 에너지 수확 효율도 13.7％에 달해, 이전 연구의 최대 11％ 효율에 비해 상당히 향상된 결과를 보여줬다. 이 발전기는 강수 환경에서도 성공적으로 작동했다. 연잎의 특징인 자가 세정 효과 덕분에 오염에 노출되기 쉬운 실외 환경에서도 충분히 작동할 수 있음을 확인했다.

포스텍 김동성 교수는 “앞으로 안개, 이슬과 같이 우리 주변에서 쉽게 관찰되는 환경에 맞게 설계한다면 환경 모니터링이 가능한 센서 시스템을 구축할 수 있을 것”이라고 말했다. /이시라기자