▲김선정 한양대학교 공과대학 전기생체공학부 교수

[첨단 헬로티]

한양대 김선정 교수  연구팀이 수축이완하거나 회전할 때 전기 에너지를 저절로 생산하는 최첨단 실(yarn)을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구내용은 세계적인 학술지 사이언스 8월 25일자에 게재되었다.

연구팀은 탄소나노튜브를 꼬아서 코일 형태의 트위스트론 실(탄소나노튜브 인공근육)을 제조하였다. 이 실을 전해질 속에서 잡아당기면 꼬임이 증가하면서 부피가 감소된다. 그 결과 전하를 저장할 수 있는 전기용량이 감소하고, 전기용량 변화량만큼 전기에너지를 생산하게 된다. 여기서 트위스트론(twistron) 실안 과도하게 꼬여진 고무밴드 같은 코일형태의 실을 말한다.

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 생산할 수 있다.
 
연구팀은 파도나 온도변화를 활용하여 트위스트론 실이 스스로 전기 에너지를 생산하는 실험을 통해서, 에너지 하베스터로서의 응용가능성을 입증하였다. 에너지 하베스터는 열, 진동, 음파, 운동, 위치에너지 등 주변에서 일상적으로 버려지거나 사용하지 않는 작은 에너지를 수확하여 사용가능한 전기에너지로 변환하는 장치를 말한다.
 
트위스트론 실에 풍선을 매달아 바다 속에 직접 넣으면 파도가 칠 때마다 전기에너지가 생산되었고, 공기 중 온도변화로 움직이는 나일론 인공근육과 트위스트론 실을 연결했을 때에도 전기에너지가 저절로 생산되었다.
 
김선정 교수는 “기존 배터리와는 달리, 반영구적으로 무제한 전기 에너지를 생산할 수 있는 트위스트론 실은 해양에서의 대량 전기 생산, 휴대폰 및 드론에 연속적 전원공급 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다.”고 연구의 의의를 설명했다.
 
이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원을 받아 수행되었다.