국립금오공과대학교는 정지훈 기계공학부 교수 연구팀이 이상민 중앙대 교수 연구팀과 함께 '테슬라 터빈(Telsa tubine)에서 영감을 얻은 입자 정전기 효과 기반의 고출력 전력 발생 메커니즘' 개발에 성공했다고 9일 밝혔다.
이번 연구는 국립금오공대 기계공학부 석사과정 서동원 학생이 공동 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 최근 에너지 및 재료 분야의 세계적 권위지인 '어드벤스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 실렸다.
연구팀은 산업 현장에서 광범위하게 사용되는 압축공기와 그 속의 미세입자에 주목했다. 연구팀은 테슬라 터빈의 점성력(Viscous force) 원리를 이용해 외부 전원 없이도 로터가 초고속으로 회전하는 구조를 설계했다. 압축공기 내 입자들이 벽면과 충돌하며 발생하는 입자 정전기 효과로 효율적인 전기 에너지로 변환하는 데 성공했다.
이번 장치는 별도의 외부 전원 없이도 최대 800V의 전압과 2.5A의 전류라는 높은 출력을 달성했으며, 이를 통해 1000개의 LED 전구를 동시에 점등하고, 상용 온습도계를 구동하는 성능을 입증했다. 또 생성된 고전압을 이용해 음이온을 방출함으로써 공기 중 미세먼지를 1.56배 효과적으로 제거하고, 대조군 대비 2배 더 많은 습기를 포집하는 등 산업 환경의 유해 요소를 제어하는 통합 시스템으로서의 가능성을 확인했다.
서동원 학생은 “산업 현장에서 버려지는 압축공기를 테슬라 터빈과 결합하는 아이디어로 입자 정전기 효과를 유용한 에너지원으로 탈바꿈시킬 수 있는 연구 성과를 창출함과 동시에 산업현장의 다양한 유해 요소를 억제하는 해결책으로도 유의미한 연구라고 생각한다”고 말했다.
정지훈 교수는 “입자 정전기 효과를 기반으로 발전시킨 이번 연구 메커니즘은 단순한 에너지 생성 원리를 넘어, 산업용 정화 시스템이나 자가 구동형 센서 등 다양한 응용 기술로 확장될 수 있다.”며, “앞으로도 이러한 실용적 에너지 전환 기술을 지속적으로 발전시켜 사회에 기여할 수 있는 연구를 이어가겠다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 한국연구재단 지원을 받은 '강건한 금속유기구조체 표면 기반 자가 발전 기체 센서 개발' 연구로 수행됐다.
구미=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
