바닷물로 전기 만든다… “소형 장치 작동에 충분”

한국기계연구원·경북대 공동 연구팀

한국기계연구원 나노융합연구본부 나노디스플레이연구실 현승민 책임연구원(오른쪽) 연구팀이 해수 기반의 에너지 하베스터 성능 측정을 위한 실험을 진행하고 있다./한국기계연구원

바닷물을 이용해 전기를 만드는 기술을 국내 연구진이 개발했다.

한국기계연구원 나노융합연구본부 현승민 책임연구원, 소혜미 선임연구원 연구팀과 정수환 경북대 교수 연구팀은 바닷물 속 나트륨 이온의 이동을 이용해 지속적으로 전기 에너지를 만들 수 있는 ‘에너지 하베스터’를 개발했다고 11일 밝혔다. 에너지 하베스터는 일상생활에서 사용되지 않고 버려지는 에너지원을 이용해 전기 에너지를 생산하는 장치다.

연구팀이 만든 에너지 하베스터는 다중벽 탄소나노튜브와 산화 그래핀 필름을 각각 양극과 음극으로 쓰고, 바닷물을 전해질로 활용하는 구조다. 전해질 내의 양이온이 상대적으로 산소 원자들의 함량이 높은 음극 쪽에 더 많이 모이게 되고, 두 전극 사이의 이온이 재배열되면서 전기 에너지가 만들어지는 원리다.

기존에도 물을 기반으로 한 에너지 하베스터가 있었지만, 에너지 전환 효율이 낮거나 물을 계속 움직이게 하는 과정에서 외부 에너지를 써야 했다.

반면 연구팀이 만든 장치는 외부 에너지 투입 없이도 지속적인 재사용이 가능한 구조다. 기기를 회수하기 어려운 바다에서도 센서의 에너지 공급 장치로 사용이 가능하다. 기존의 물 기반 에너지 하베스터보다 전력 밀도도 4.2배 정도로 계산기나 시계 같은 소형 장치에는 충분한 전력을 공급할 수 있는 수준이다.

현승민 책임연구원은 “이번에 개발한 기술은 지속적인 자가 충전이 가능해 외부 에너지 투입 없이도 사용할 수 있는 친환경 에너지 하베스팅 기술”이라며 “바다에서 온도, 화학적 산소요구량, 용존무기질소 등 환경 모니터링이 필요한 곳의 센서 및 장치 등에 유용하게 사용될 것으로 기대한다”고 말했다.

참고 자료

Chemical Engineering Journal(2024), DOI : https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.151054

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