나뭇잎이 전기 생성하는 원리 밝혔다

강훈구 고려대 화학과 연구원(제1저자, 왼쪽)과 윤효재 교수. 고려대 제공.

식물이 열에너지를 전기에너지로 변환하는 고성능 에너지 변환 소자로 기능할 수 있다는 점이 입증됐다. 

고려대는 윤효재 화학과 교수 연구팀이 별도의 가공 없이 나뭇잎에서 전기를 생성할 수 있는 원리를 밝히고 연구 결과를 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 26일 게재했다고 31일 밝혔다. 

연구팀은 식물 조직 내 수분과 이온이 온도 차이에 따라 이동하며 전압 차이를 만들어내는 ‘이온 제벡 효과’를 규명했다. 잎의 일부분을 건조하면 표면에 전기적 유전체층이 형성돼 이온 제벡 효과가 증폭됐다. 

연구팀은 건조시킨 잎뿐 아니라 살아있는 잎에서도 이온 제벡 효과를 통해 전기를 생성했다. 살아있는 잎에 전극을 부착하고 빛을 비추자 안정적인 전압이 반복적으로 발생했다. 

연구팀은 이온 제벡 효과로 에너지가 변환되는 과정에서도 잎의 생리적 기능은 영향을 받지 않는다는 사실도 확인했다. 

이번 연구는 자연 상태의 식물을 활용해 전기를 생성할 수 있다는 점을 확인했다는 점에서 의미가 있다. 기후 변화 대응이나 생장 모니터링 등 환경·농업 분야에서 식물의 상태 변화를 실시간으로 감지하는 용도로도 활용할 수 있다. 

제1저자인 강훈구 연구원은 “나뭇잎이 스스로 열을 받아 전기를 만드는 '살아있는 열전 소자'로 작동할 수 있다는 점은 지금까지 주목받지 않았던 식물의 새로운 기능”이라며 “이번 연구는 화학, 생물학, 에너지 과학을 잇는 융합적 연구 패러다임“이라고 말했다. 

<참고 자료>
doi.org/10.1002/adma.202510413

[문세영 기자 moon09@donga.com]