경희대학교가 알로에 잎의 물길 구조를 본뜬 물방울 기반 에너지 수확 기술을 개발했다. 빗방울처럼 떨어지는 물의 운동 에너지를 전기로 바꾸는 기존 물방울 발전기의 한계를 보완해 전하 출력을 크게 높인 성과다.
경희대는 이영훈 기계공학과 교수 연구팀이 알로에의 생존 전략에서 착안한 물방울 발전기(DEG)를 개발했다고 25일 밝혔다.
물방울 발전기는 낙하하는 물방울의 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하는 친환경 기술로 꼽힌다. 다만 기존 기술은 물방울이 전극 인근에 직접 떨어져야 충분한 출력을 낼 수 있어 에너지 수확 범위가 좁다는 한계가 있었다.
연구팀은 이 문제를 해결하는 단서로 알로에 잎의 구조에 주목했다. 알로에는 비가 드문 건조 환경에서도 잎 중앙의 홈 형태 유로와 표면의 발수 특성을 이용해 적은 양의 빗물도 손실을 줄이며 뿌리 쪽으로 모은다.
연구팀은 미끄럼틀처럼 휘어진 곡면 구조와 물을 쉽게 튕겨내는 소수성 표면을 발전기에 구현했다. 그 결과 물방울이 전극 방향으로 자연스럽게 미끄러지며 넓게 퍼지도록 유도했고, 에너지를 수확할 수 있는 면적도 함께 넓혔다. 이 방식으로 기존 물방울 발전기보다 전하 출력이 약 236% 향상됐다.
이 기술은 향후 빗물 기반 에너지 수확 시스템, 자가구동형 환경 모니터링 장치, 습기를 활용한 전원 기술 등 다양한 분야에 활용될 전망이다.
이영훈 교수는 “버려지던 빗물을 에너지원으로 전환해 미래의 잠재적 전력 공급원으로 활용할 수 있도록 실용화 연구를 이어가겠다”고 말했다.
용인=김동성 기자 estar@etnews.com
