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

(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