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한양대 연구팀, 에너지 하베스팅 실 개발

탄소나노튜브, 수축·이완해 전기생산

김선정 한양대학교 교수 연구팀이 수축이완하거나 회전할 때 전기 에너지를 저절로 생산하는 최첨단 실(yarn)을 개발했다.


연구팀은 탄소나노튜브를 꼬아서 코일 형태의 트위스트론 실*을 제조했다. 이 실을 전해질 속에서 잡아당기면 꼬임이 증가하면서 부피가 감소된다. 그 결과 전하를 저장할 수 있는 전기용량이 감소하고 전기용량 변화량만큼 전기에너지를 생산하게 된다.


트위스트론 실은 19.2밀리그램(mg)만으로도 2.3볼트(V)의 초록색 LED 전등을 켤 수 있다. 이 실은 초당 30회 정도의 속도로 수축 이완할 때 킬로그램(kg)당 250와트(W)의 전력을 생산한다.


연구팀은 파도나 온도변화를 활용해 트위스트론 실이 스스로 전기 에너지를 생산하는 실험을 통해 에너지 하베스터**로서의 응용가능성을 입증했다.


트위스트론 실에 풍선을 매달아 바다 속에 직접 넣었더니 파도가 칠 때마다 전기에너지가 생산됐다. 또한 공기 중 온도변화로 움직이는 나일론 인공근육과 트위스트론 실을 연결했을 때도 전기에너지가 생산됐다.



김선정 교수 연구팀의 연구논문 제목은 ‘탄소나노튜브 실로부터 전기 에너지 하베스팅’이며 관련 내용은 세계적인 학술지 사이언스 8월 25일자에 게재됐다.


김선정 교수는 “기존 배터리와는 달리 반영구적으로 무제한 전기에너지를 생산할 수 있는 트위스트론 실은 해양에서의 대량 전기 생산, 휴대폰 및 드론에 연속적 전원공급 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.



*트위스트론(twistron) 실 : 트위스트론은 Twist(꼬다)와 –tron(기구)의 합성어. 과도하게 꼬인 고무밴드 같은 코일형태의 실이다.
**에너지 하베스터 : 열, 진동, 음파, 운동, 위치에너지 등 주변에서 일상적으로 버려지거나 사용하지 않는 작은 에너지를 수확해 사용가능한 전기에너지로 변환하는 장치를 말한다.