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‘달걀 껍질’ ‘거미줄’로 전기 생산 가능...풍부한 자연재료 활용 큰 의의

기사승인 2019.03.11  09:19:37

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김진곤 교수.(뉴시스)

일상에서 쓰고 버려지는 달걀 껍질과 거미줄을 이용해 전기로 생산이 가능해질 전망이다.

포스텍 화학공학과 블록공중합체 자기조립연구단 김진곤 교수, 산딥 마이티(Sandip Maity) 박사 연구팀은 인도 카락푸르공대(Indian Institute of Technology Kharaqpur) 카투(Khatua) 교수 연구팀과의 공동연구로 생분해성 천연 재료인 달걀껍질의 단백질과 거미줄 섬유를 이용해 생체적합성 나노발전소자를 개발했다고 10일 밝혔다.

포스텍 김진곤 교수는 "이번 연구성과는 풍부하고 다양한 자연 재료 자체로 전기를 생산할 수 있는 발전 소자를 개발했다는 것에 의의가 있다"며 “인체 모니터링 센서와 같은 차세대 생체의학 디바이스 개발의 기반이 될 것"이라고 기대감을 드러냈다.

에너지 하베스팅(에너지 수확)에 대한 이번 연구는 지난 6일 에너지 분야 권위지인 어드밴스 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)의 표지 논문으로 실렸다.

에너지 하베스팅(energy harvesting)이란 ‘버려진 걸 에너지로 바꿔 낸다’는 뜻이다. 우리가 일상생활에서 걸을 때나 뛸 때 발바닥이 바닥을 누르면서 생기는 에너지와 우리 몸에 발생하는 체열과 가볍게 손으로 누르는 힘 등 그냥 사라지는 모든 에너지를 전기로 바꿔 쓰는 기술이다.

또한 압전소자(壓電素子 piezoelectric element) 기술이 적용된 소자를 신체나 기기에 부착하면 사람의 움직임, 바람, 진동 등 일상 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수 있다. 즉 간단한 소자를 부착해 걸어가거나 자판을 두드리는 에너지로 휴대전화 충전이 가능해지는 등 전자 기기의 사용 효율성이 대단히 높아질 전망이다.

그러나 생체 내에 사용되는 디바이스는 고효율 생체 적합 발전 소자가 필요하나 기존의 유해물질 방식을 이용한 소자로는 생분해성, 생체 적합성, 물질 합성이 한계였고 비용, 독성, 환경 오염 등으로 문제가 있었다.

이 같은 문제 해결을 위해 일상에서 생분해할 수 있고 생체에 적합한 자연 재료에 주목한 결과 선택된 재료가 달걀 껍질과 거미줄 섬유였고 이 속의 단백질과 다당류를 사용해 압전소자를 만들 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

포스텍 연구팀은 2017년 11월 셀룰로스 섬유질로 구성된 양파껍질을 이용해 고효율 압전 소자를 발표하기도 했다.

압전소자란 수정·로셸염·티탄산바륨 등의 결정에 변형력을 가하면 그 힘에 비례하는 전하가 생기고 또 전기장 속에 두면 기계적인 변형이 생기는 압전 효과 현상을 이용하는 소자다.

최영진 기자

<저작권자 © 에포크타임스 무단전재 및 재배포금지>
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