KAIST-기계연, 친환경 해양 모니터링 기술 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 차세대 친환경 에너지 발전 소자를 통한 해양 모니터링 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 박인규·오일권 교수가 한국기계연구원 정준호 박사와 함께 재활용이 가능한 친환경 고성능 마찰전기 나노 발전기를 개발해 해양 에너지를 수확하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

최근 기후 변화와 같은 환경 관련 문제가 전 세계적으로 많이 발생하면서 온실가스 규제, 친환경 에너지 생산, 재활용 가능한 소자 등 이를 해결하기 위한 연구가 국제사회에서 많은 관심을 받고 있다.

그중 마찰전기 나노발전기(TENG)는 버려지는 기계적 에너지를 전기 에너지의 형태로 수확하는 친환경 재생에너지 소자로서 많은 연구가 진행되고 있다.

그러나 현재까지 개발됐던 대부분의 TENG는 버려지는 기계적인 에너지를 수확함으로써 화석 연료 사용 감소에 도움이 되지만 한편으로는 사용된 전극 혹은 마찰 대전 고분자 소재 폐기 과정에서 수많은 전자 폐기물(electronic waste)을 발생시켜 또 다른 환경 문제를 일으킬 수 있다.

특히 마찰전기를 발생시키는 대전 물질은 물에 녹아 재활용할 수 있지만 전자를 수확하기 위한 전극 부분의 재사용은 불가능하고 물에 녹는 소자 특성으로 인해 TENG의 가장 유망한 적용 분야인 해양 에너지 수확에 응용이 불가능한 점과 현재까지 개발된 재활용 소자 기반 TENG는 기존 상용 소자 기반 TENG에 비해 10~100배 이상 낮은 에너지 수확 성능과 기계화학적 불안정성을 나타낸다는 점이 한계로 다가 왔다.

이에 연구팀은 소자 전체 재활용이 가능하며 기계화학적 내구성이 뛰어난 소재·구조 설계를 통해 해양 환경에서 고성능·고안정성을 나타내는 친환경 TENG를 개발했다.

이를 통해 수확된 해양 에너지를 통해 배터리를 충전하고, 바다 상태(산도, 염도, 온도, 오일 유출) 및 응급 상황 모니터링에 사용되는 전자 소자와 무선 통신 모듈을 구동했다.

연구팀은 "개발된 친환경 해양 에너지 수확 소자는 범지구적 에너지 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대되고, 재활용 가능한 마찰전기 나노 발전기는 추후 바다 에너지를 넘어 친환경 풍력에너지 수확에도 활용될 수 있을 것ˮ라며 "이는 친환경 에너지 시대를 앞당기는 발판이 될 것ˮ이라고 설명했다.