“공기 중 습기로” 전기생산 성공…블루투스 이어폰 작동시켰다 작성일 09-25 47 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- POSTECH 전상은 교수팀, 수분 발전기 성능 100배↑</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BwsbTXHEXE"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="fd8a9637c6ba84b1cf43bda3f95af2ea48de2f76eb6830c4c892f432c1c4ab63" dmcf-pid="bIlfHFts1k" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="수분 구동 발전기의 전기생산 메커니즘 모식도.[POSTECH 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/25/ned/20250925160253544lnzx.jpg" data-org-width="1031" dmcf-mid="zAuj2P6FXw" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/25/ned/20250925160253544lnzx.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 수분 구동 발전기의 전기생산 메커니즘 모식도.[POSTECH 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="b9307f56fddc880b4cf86a174efa83c67a6a296b0df2649cc41e9e984c5df97e" dmcf-pid="KCS4X3FOXc" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 우리가 매일 마시는 공기 중에는 수분을 포함한 무수한 성분이 들어있다. 그렇다면 공기 중에 들어있는 수분으로 전기를 만들 수 있을까?</p> <p contents-hash="7d701fe01224b5922e9fc9617b789d193d7eec18729a5ee12d54cbfa74cb0eba" dmcf-pid="9hv8Z03IYA" dmcf-ptype="general">POSTECH(포항공과대학교) 연구팀이 공기 중 습기만으로도 전기를 만드는 신기술을 개발했다. 이는 블루투스 이어폰을 실제로 작동시킬 정도로 강력한 전력이다.</p> <p contents-hash="ab6c4737967965506ec968318e68f1b7386a7a91b6ca28e2ff13898e7ba76112" dmcf-pid="2lT65p0CYj" dmcf-ptype="general">POSTECH 화학공학과 전상민 교수 연구팀이 공기 중 습기만으로 전기를 만드는 ‘수분 발전기(MPG, Moisture-induced Power Generator)’ 출력과 구동시간을 동시에 크게 향상하는 “연쇄적 이온–레독스 증폭 메커니즘”을 제안하고, 이를 구현한 소자를 개발했다. 이는 지금까지 이온 이동 기반 장치와 비교했을 때 100배 이상의 성능이다. 이번 연구는 국제 학술지인 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 온라인판에 게재됐다.</p> <p contents-hash="df4ff74c23371968dd4450ef59f5db3a54bd4e1c554edb1f59518a5dbbc5b0d4" dmcf-pid="VSyP1Uph1N" dmcf-ptype="general">사람이 숨을 내쉴 때 나오는 수증기, 공기 중에 떠다니는 습기. 이 모든 것이 전기의 원료가 된다. 지금까지 개발된 기술로도 습기로 전기를 만들 수 있었지만 휴대폰 충전기에 비하면 성냥불 정도였다. 이는 두 가지 한계 때문이었다. 수분이 흡착되며 이온이 확산될수록 전하를 운반할 수 있는 이온은 줄고, 축적된 이온들이 추가 확산을 가로막아 성능은 급격히 떨어졌다.</p> <p contents-hash="d13ae65122b6afd9bdcf5d986dfd2648246fd8e7051d42ec30f4f0bba654acdf" dmcf-pid="fvWQtuUlHa" dmcf-ptype="general">연구팀이 이번에 개발한 ‘연쇄적 이온–레독스 증폭 메커니즘’은 공기 중 수분을 흡수했을 때 발생하는 이온 이동과 산화·환원 반응을 연쇄적으로 이어가며 전류를 더욱 강하게, 오래 유지하는 방식이다.</p> <p contents-hash="1934554d31565b6f880080d30ead7a60f7668485b43103e0b656f841d7908fb0" dmcf-pid="4TYxF7uS5g" dmcf-ptype="general">이를 구현하기 위해 연구팀은 음전하 고분자인 폴리스티렌술폰산(이하 PSSA))과 양전하 고분자인 폴리다이알릴다이메틸암모늄 클로라이드(이하 PDDA)를 쌓고, 카본 전극에 전도성 고분자인 폴리아닐린(이하 PANI)과 폴리피롤(이하 PPy)를 결합한 새로운 장치를 제작했다. 이 장치는 공기 중에 있는 수분을 흡수하면 단계적으로 반응이 이어지는 연쇄적 이온–레독스 증폭 메커니즘이 작동한다. 쉽게 말해 도미노 효과처럼 연쇄반응을 일으켜 전력을 계속 만드는 기술이다.</p> <p contents-hash="42cc5b577c4820d69640acbeb67ea81797f4c60149150615248dff129e57bf12" dmcf-pid="8yGM3z7vGo" dmcf-ptype="general">PSSA와 PDDA에서 방출된 이온이 반대쪽으로 이동해 전위차를 만들고, 이어서 PANI와 PPy에서 일어나는 산화·환원 반응이 이동해 온 이온을 제거하여 전기적 척력을 줄이면서 반대 전극으로 이동할 추가적인 이온을 생성한다. 이를 통해 전류가 강하게, 그리고 오래 유지된다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f1700389940a36d3f18ce1c37a5277cd03f566f29bfafceda1d375b21ebc06c8" dmcf-pid="6WHR0qzTYL" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="전상은 POSTECH 화학공학과 교수.[POSTECH 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/25/ned/20250925160253779mtbv.jpg" data-org-width="843" dmcf-mid="qWrqSGYctD" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/25/ned/20250925160253779mtbv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 전상은 POSTECH 화학공학과 교수.[POSTECH 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="6eb09b30e6102014997dcfab70c8f63262f56ae89fd9f4f6c88259ece8b3235c" dmcf-pid="PTYxF7uSZn" dmcf-ptype="general">여기서 끝이 아니다. 연구팀은 알루미늄 그물(메쉬 전극)을 추가했다. 알루미늄이 녹으면서 나오는 이온(Al³⁺)이 보조 전하 운반체 역할을 하여 추가 전력을 만든다. 그 결과, 최대 단락 전류 밀도 15.3 mA/cm², 출력 밀도 1.33 mW/cm²(상대습도 75%)를 달성했다. 이는 기존 장치보다 약 100배 향상된 성능이다. 또한 연구팀은 개발한 소자를 8개 직렬로 연결해, 외부 전원이나 추가 장치 없이도 9mW의 전력으로 블루투스 저에너지(BLE) 무선 센서를 구동하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="210df1726495c6200c712b4960a9bba5d8801bd379aa7d49719aa03e3e52b1c9" dmcf-pid="QyGM3z7vYi" dmcf-ptype="general">이 기술은 태양광이나 풍력발전 등과 달리 날씨와 관계없이 공기만 있다면 전기를 생산할 수 있어, 스마트팜·웨어러블·사물인터넷(IoT) 센서 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 전상민 교수는 “공기 중 수분은 어디에나 존재하는 무한한 자원”이라며 “이번 연구는 친환경 자가발전 기술의 실사용과 상용화에 한 걸음 더 다가선 성과”라고 말했다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 [전문가 기고]대기열 의존 서비스, 국민 불편·시간 담보로 한 '안일한 방치' 09-25 다음 [디지털라이프] '세라젬 아트, 쉼'에서 마사지 받으며 작품 감상해요 09-25 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
