중앙대 연구팀, 미세플라스틱 활용 정전 소자 개발

노화 미세플라스틱 환경문제 해결책 제시

중앙대학교 연구진이 미세플라스틱을 활용한 정전 소자 개발로 환경문제에 대한 근본적인 해결책을 제시했다. 정전 소자는 마찰대전 효과와 정전기 유도 원리를 활용해 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 기술이다.

이상민 중앙대 기계공학과 교수 연구팀. (왼쪽부터) 차경환 석박사통합과정생, 홍진기 연세대 교수, 이상민 중앙대 교수/사진=중앙대학교

9일 중앙대학교는 이상민 기계공학부 교수 연구팀이 홍진기 연세대 교수팀과의 공동연구를 통해 미세플라스틱을 활용해 전기에너지를 수확하는 정전 소자 개발에 성공했다고 밝혔다. 미세플라스틱은 산업화 이후 플라스틱 사용량이 급증하면서 다양한 경로로 발생·배출되고 있으며 환경오염을 일으키는 주범 중 하나로 지목되고 있다.

이번 연구는 5㎜ 미만의 작은 플라스틱 알갱이인 미세플라스틱을 친환경 에너지 하베스팅 시스템의 구성 재료로 활용해 전기에너지를 수확하는 메커니즘을 구현함으로써 폐자원 에너지화(Waste-to-Energy)를 달성했다는 의의를 갖는다.

공동연구팀이 개발한 미세플라스틱 기반 정전소자의 가장 큰 장점은 플라스틱 종류와 노화 시간에 상관없이 사용 가능하다는 점이다. 미세플라스틱 가운데 가장 많은 비중을 차지하는 PP, PS, PET, 플라스틱 혼합물을 가리지 않고, 동일한 메커니즘으로 전기적 출력을 발생시킬 수 있다.

노화 미세플라스틱 기반 저비용·고수명 정전소자 모식도/사진=중앙대학교

실험 결과 연구팀은 9년 노화 플라스틱으로 15만 사이클을 구동해도 출력감소 없이 장기 사용이 가능하다는 것도 확인했다. 완전히 막힌 실린더 구조이기 때문에 추가 오염 없이 전력 생산이 가능하다는 것도 장점으로 꼽힌다.

개발된 정전 소자를 통해 전기 출력을 일으켜 축전기를 충전한 결과 300개의 LED, 상용 온-습도계, 수질오염 센서 등을 가동할 수 있다는 점도 연구를 통해 확인됐다.

이번 연구는 한국연구재단이 주관하는 기초연구실 및 중견 연구사업, 환경부 주관 생태모방 기반 환경오염관리 기술개발사업의 지원을 받아 진행됐다.

관련 내용이 담긴 '노화 미세플라스틱 기반 지속가능한 마찰전기 나노 발전기 개발' 논문은 지난해 국제 저명 학술지 'Chemical Engineering Journal'에 게재됐다. 해당 논문은 이상민 교수 연구실의 차경환 석박사통합과정생, 홍진기 교수 연구실의 조성은 석박사통합과정생이 제1저자를 맡았다.

이상민 교수는 "이번 연구성과는 미세플라스틱이 버려지면서 발생하는 여러 환경문제를 근본적으로 극복해 낼 수 있는 하나의 솔루션이 될 것"이라며 "급증하는 미세플라스틱 폐기량을 효과적으로 통제할 수 있다는 점에서 지속가능한 발전을 위한 중요한 기술적 발견이다"고 말했다.

황서율 기자 chestnut@asiae.co.kr