차세대 친환경 에너지 개발에 한걸음 다가서다
차세대 친환경 에너지 개발에 한걸음 다가서다
  • 남윤실 기자
  • 승인 2012.05.18 17:31
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유무기 하이브리드 기반 고효율 압전 에너지 발전소자 구현
[이슈메이커=남윤실 기자]

【성균관대 김상우 교수팀】

 

차세대 친환경 에너지 실용화 단축 기술 개발

압전 에너지 발전소자는 초음파나 미세한 진동, 혈류, 바람 등 주변에 존재하는 기계적 에너지를 이용해 전기를 바꾼다. 가스레인지나 휴대용 라이터의 점화장치 등에 이미 쓰이고 있으며 신발 밑창에 깔아 걷거나 도로 밑에 설치해 차량이 지날 때 발생하는 압력으로 전기를 얻을 수 있는 친환경 기술로 세계적으로 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 국내 또한 이와 관련한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 최근에는 성균관대 김상우 교수팀이 에너지 효율을 기존보다 수십배 높인 압전 에너지 발전소자를 구현해 풍력이나 태양열 외에 새로운 친환경 에너지의 가능성을 보여주며 학계와 관련 업계의 주목을 한 몸에 받고 있다.

현재 전 세계적으로 활발히 연구되고 있는 무기물 압전 반도체 물질을 기반으로 한 압전 에너지 발전소자는 차세대 에너지로 주목받고 있지만, 압전(물체에 힘을 가해 신축하는 순간 전압이 일어나고, 역으로 물체에 높은 전압을 가하면 신축하는 효과)효율이 높지 못한 것으로 알려져 있다. 김 교수팀은 무기물 압전 반도체 안에 존재하는 자유전자를 효과적으로 제거하는 방법을 고안했다. 연구팀은 산화아연으로 된 무기물 압전 반도체물질과 폴리머물질(P3HT)을 나노구조로 제어·접합해 압전 효율을 크게 증가시켰다. 유기물과 무기물을 함께 이용한 이 에너지 발전소자는 무기물만 이용한 소자보다 에너지 변환효율이 36배 이상 대폭 증가되었다. 배터리 같은 외부 전력공급원 없이 이 에너지 소자만으로 적색, 녹색, 청색 발광다이오드(LED)를 구동시키는데 성공하여 차세대 에너지 기술 분야에서 획기적인 발전을 이룬 것으로 평가받고 있다.

김 교수는 “압전소자의 에너지 변환 효율과 출력을 더 높여 다양한 저전력 소모 전자기기들도 구동할 수 있게 할 계획입니다. 또한 압전 발전기를 도로에 깔거나 지하철 개찰구 바닥에 설치해 전기를 만드는 방법이 먼저 시도될 것으로 보입니다. 앞으로 5년 정도면 이 압전 발전기를 몸에 부착시켜 운동하는 에너지로 MP3 플레이어와 같은 저전력 구동형 휴대용 전자기기를 외부로부터의 전력공급 없이 자가 구동 시킬 수 있는 기술도 선보일 것으로 예상됩니다”라며 “이번 연구로 차세대 친환경 에너지 소자인 압전 에너지 발전소자 실용화시기를 앞당겨 국내·외 에너지 시장에 큰 파급효과가 기대됩니다”고 말했다.

이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 선도연구센터지원사업(NCRC)과 미공군협력사업의 지원으로 수행되었고, 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nano Letters'지 온라인 속보(3월 16일자)에 게재되었다.

 

 

 

차세대 친환경 에너지 개발에 앞장

고속도로 소음과 진동을 에너지로 변환시키는 방음벽, 조깅하면서 충전 가능한 MP3 플레이어, 휴대폰 등 새로운 개념의 기기들. 이런 기술들은 상상 속에서만 가능한 일이라고 생각돼 왔다. 하지만 이 모든 기술이 현실화돼 가고 있다. 이러한 기술을 선도하고 있는 성균관대 김상우 교수는 소리의 진동에너지를 전기로 바꾸는 데 성공하기도 했다. 이에 대해 김 교수는 “세계 최초로 나노 기술을 적용해 소리를 전기에너지로 바꾼 것”이라며 “이 기술을 발전시키면 휴대전화로 통화하면서 배터리를 충전하거나, 고속도로 방음벽에 설치할 경우 차량 소음으로 전기를 생산할 수 있다”고 설명하며 앞으로도 더 나은 기술개발을 위해 연구에 더욱 매진하겠다는 의지를 밝혔다.

김 교수는 “미래를 선도하는 과학강국으로서 세계에 우뚝 서기 위해서는 연구에 매진하는 것도 중요하지만 다음 세대를 이끌어 갈 인력을 양성하는 것도 또한 매우 중요한 일이라고 생각합니다. 본 학과에는 우수한 연구 능력 및 뜨거운 교육열을 가진 교수님들과 학문에 대한 열정을 가지고 노력하는 대학원생 및 학부생 등 구성원들의 단합을 바탕으로 그동안 우수한 인재를 육성하여 국가의 발전과 선진화에 기여해 왔으며, 이것은 앞으로도 계속될 것”이라고 말했다.


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