경희대 노현희 학생·김대원 교수, 날씨 관계없이 전력 생산하는 자가발전 소자 개발

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(왼쪽부터)노현희 경희대 학생과·김대원 교수
<(왼쪽부터)노현희 경희대 학생과·김대원 교수>

경희대는 노현희(전자공학과 박사 2기) 학생이 날씨와 관계없이 전력을 생산하고, 날씨 모니터링 센서로도 활용할 수 있는 자가발전 소자를 개발했다고 20일 밝혔다.

노현희 학생은 태양광, 비, 바람에서 전기에너지를 얻을 수 있는 일체형 자가발전 소자를 개발했다. 이를 날씨 모니터링 시스템에도 활용할 수 있음을 입증했다.

신체 움직임, 태양광, 진동·압력, 폐열, 전자파, 바람 등이 대표적인 신재생 에너지원으로 주목받는다. 태양광의 경우 햇빛이 있어야만 전기를 생산할 수 있고, 시간이 지날수록 태양 전지 표면이 오염돼 생산 효율이 떨어지는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 노현희 학생과 지도교수인 김대원 교수는 태양 전지에 빗방울과 바람에서 에너지를 얻을 수 있는 '마찰 전기 소자'를 부착했다. 태양 전지 위쪽에는 불소화에틸렌프로필렌(FEP) 소재의 필름과 전기전도성을 가진 2개의 투명도전막(ITO)으로 만들어진 소자를 붙였다. 필름 표면에 빗방울이 떨어지면 전자가 움직여 전기에너지를 얻는 방식이다. 해당 소자는 물에 젖지 않고 흐르게 해 태양 전지 표면을 씻어낼 수도 있다.

태양 전지의 아래쪽에는 2개의 알루미늄 전극판과 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 소재의 필름으로 구성된 소자를 달았다. 바람이 불어와 두 알루미늄 전극판 사이의 필름이 깃발처럼 펄럭이면 양쪽 전극판과 맞닿아 마찰이 일어나면서 전자 흐름을 유도한다.

연구 결과 태양 전지에 2개의 마찰 전기 소자를 달았지만, 크기와 두께는 기존과 큰 차이가 없었다. 태양광·비·바람에서 동시 또는 개별로 에너지를 얻을 수 있기에 효율이 훨씬 높았다.

노현희 학생은 “마찰 전기 소자의 활성 여부를 통해 직접 보지 않고도 날씨를 파악할 수 있어 자동으로 농작물을 관리하는 미래 농업에 크게 기여할 것”이라고 전했다.

김대원 교수가 교신저자로 참여했으며, 연구 결과는 에너지 분야의 저명한 국제학술지인 '나노 에너지'에 게재됐다.

전지연기자 now21@etnews.com