고승환 서울대 기계공학부 교수 연구팀이 소금물 세 방울로 LED 조명과 계산기를 켜는 실험을 하는 장면이다. 연구팀 제공
서울대 연구팀이 소금물 3방울로 LED(발광다이오드) 조명을 10분간 켤 수 있는 전력 생산 기술 개발에 성공했다. 이 기술이 상용화될 경우 만성적인 전력 공급 부족 문제를 친환경 방식으로 일부 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
11일 서울대에 따르면 고승환 기계공학부 교수가 이끄는 연구팀은 나노과학 분야 국제학술지 ‘ACS Nano’ 5월호에 ‘물의 증발 및 모세관 현상을 이용한 반도체 나노채널에서의 멕센 광열 강화 에너지하베스팅 효과’라는 제목의 논문을 게재했다. ACS Nano는 나노 과학 분야에서 세 손가락에 꼽히는 학술지다. 이 논문은 5월호의 표지 논문으로 선정됐다.
연구팀은 물의 증발과 모세관 현상을 이용한 입자 이동 현상과 ‘맥센(Mxene)’이라는 반도체 물질의 태양광 흡수 특성 등 2가지 원리를 활용했다. 이를 통해 물이 이동할 때 이온의 이동을 전기 에너지로 발생시켰다. 아울러 태양광을 흡수해 전력 생산 효과를 극대화했다. 연구팀의 실험 영상을 보면 LED 조명에 연결된 전자 장치에 스포이트로 소금물 3방울을 떨어뜨리자 LED 조명이 켜지는 장면이 나온다.
이온의 농도 차이를 전기로 변환하는 이른바 ‘에너지 하베스팅’ 기술은 기존에도 있었다. 하지만 경제성에서 차이가 난다는 게 연구팀의 설명이다.
공동 연구원인 박희재 연구원은 “이번 연구는 반도체 물질 등을 활용해 기존보다 효율적이고 경제적인 전력 생산 방법을 만들어 냈다는 의의가 있다”며 “이온의 농도 차를 활용한 에너지 하베스팅 방식 중에 현재까지 최고 성능을 기록했다”고 강조했다.
고승환 서울대학교 기계공학부 교수
고승환 교수도 이 기술의 강점으로 경제성을 꼽았다. 고 교수는 “기존 태양광 패널에 사용되는 실리콘은 설계와 생산에 많은 비용이 드는데, 해당 기술에 쓰이는 반도체 물질은 그보다 훨씬 낮은 비용으로 생산이 가능하다”고 밝혔다.
연구팀은 이 기술이 상용화될 경우 지속가능한 에너지 생산의 단초가 될 수 있다는 입장이다. 고 교수는 “바다의 기후 데이터를 매우 경제적으로 수집할 수 있을 뿐 아니라 친환경적인 자가 전력 생산이 가능해질 수 있다”고 기대했다.
최규호 연구원도 “해당 연구 결과가 상용화될 경우 전력 공급 문제를 친환경적으로 해결할 수 있고, 지속 가능한 에너지 발전에도 기여할 것”이라고 말했다.