- 경희대 기계공학과 이영훈 교수팀, 알로에 모방 물방울 발전기 개발
- 낙하하는 물방울 운동 전기 에너지로 전환
경희대학교(총장 김진상) 기계공학과 이영훈 교수 연구팀(제1저자 석사과정 이기범)이 알로에의 생존 전략에서 착안한 물방울 기반 에너지 수확 기술을 개발했다. 이번 연구는 자연의 구조적 특성을 모사해 기존 기술의 한계를 극복하고 전기 에너지 생산 효율을 크게 높이며 학술적 성과를 인정받았다. 연구 결과는 재료과학 분야의 세계적 학술지 『Advanced Materials(IF=26.8)』에 3월 온라인 게재됐다.
물방울 발전기는 낙하하는 물방울의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 친환경 기술이다. 기존 기술은 물방울이 전극 근처에 직접 떨어져야만 충분한 출력을 낼 수 있어, 에너지 수확 영역이 제한적이었다. 이영훈 교수 연구팀은 알로에 잎의 구조를 모사해 문제를 해결했다.
알로에는 강수량이 적은 건조 환경에서 생존하기 위해, 드물게 내리는 빗물을 최대한 효율적으로 모아 뿌리로 전달하는 독특한 잎 구조를 지닌다. 길고 둥글게 휘어진 잎 중앙에 길게 패인 홈 형태의 유로가 형성되며, 표면의 발수 특성으로 적은 양의 빗물도 손실을 최소화하며 뿌리로 전달한다. 이영훈 교수 연구팀은 이러한 자연 현상에 주목해 물방울로 전기를 생산하는 발전기(Droplet Electricity Generator, DEG)를 개발했다.
미끄럼틀과 같은 곡면 구조와 물을 쉽게 밀어내는 소수성 표면을 구현함으로써, 물방울이 전극 방향으로 자연스럽게 미끄러지며 넓게 퍼지도록 유도했다. 이를 통해 에너지를 수확할 수 있는 영역이 크게 확대됐으며, 기존 물방울 발전기 대비 전하 출력이 약 236% 향상되는 성과를 거뒀다.
이번 연구는 추후 빗물 기반 에너지 수확 시스템, 자가구동 환경 모니터링 장치, 습기 활용 전우너 기술 등 다양한 분야에 활용될 전망이다. 이영훈 교수는 “버려지던 빗물을 에너지원으로 전환해, 미래의 잠재적 전력 공급원으로 활용할 수 있도록 실용화 연구를 지속할 계획”이라고 밝혔다.
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