한양대, '습도 인식해 전기 만드는' 섬유형 인공근육 개발

지속가능한 물 에너지 변환 기술
세계적 재료과학 학술지 '어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)' 게재

한양대가 습도를 인식해 전기를 생성하는 섬유형 인공근육을 개발했다. 사진은 이재명 박사과정생(왼쪽 첫 번째), 손원경 박사(왼쪽 두 번째), 김선정 교수(왼쪽 세 번째), 최창순 교수. (사진=한양대 제공) *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 한양대는 바이오메디컬공학부 최창순 교수와 김선정 교수 연구팀이 공기 중 습도에 반응해 전기를 생성하는 섬유형 인공근육을 개발했다고 13일 밝혔다.

기존 섬유 기반의 물 에너지 변환 기술은 주로 하나의 반응 메커니즘에 의존한다는 한계가 있었다. 이러한 한계는 시스템의 에너지 변환 효율을 떨어뜨려 물이 지닌 막대한 잠재 에너지(potential energy)를 효과적으로 활용하지 못했다.

이에 한양대 공동 연구팀은 탄소나노튜브 섬유를 '비대칭 구조'로 설계했다. 윗부분은 물에 젖지 않는 소수성, 아랫부분은 물에 잘 젖는 친수성을 갖도록 했다.

비대칭 구조 기반 전기 생성이 가능한 섬유형 인공근육 모식도. (사진=한양대 제공) *재판매 및 DB 금지

이 섬유가 공기 중 수분에 노출되면 친수성 부분에서 방출된 양성자가 확산돼 전기를 생성하는 동시에 물이 스며들며 섬유가 팽창해 회전하는 움직임을 생성한다.

연구팀에 따르면 이 섬유형 인공근육은 100㎷ 이상의 전압과 함께 두 바퀴 이상의 회전 구동을 생성할 수 있다.

이번 연구는 물로부터 전기와 기계적 구동, 두 에너지를 동시에 수확한 세계 최초의 연구 사례다. 기존 물 에너지 변환 기술이 안고 있던 낮은 효율 문제를 극복할 수 있는 새로운 돌파구로 평가받고 있다.

최 교수는 "이번 연구를 통해 친환경 물 에너지 변환 기술의 효율성과 지속가능성을 동시에 확보했다"며 "향후 다양한 분야에 적용돼 배터리 없는 차세대 전자 디바이스 구현을 앞당길 수 있을 것"이라고 설명했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐다.

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