아주대 조성범 교수팀, 폐의류 활용 '수분 자가 발전' 원리 규명
뉴시스
2023.01.30 14:35
수정 : 2023.01.30 14:35기사원문
기사내용 요약
세라믹기술원과 공동연구…수증기 활용 발전에도 응용
영국 왕립화학회 발행 '재료화학저널A' 표지논문 게재
[수원=뉴시스] 박종대 기자 = 국내 연구진이 폐의류 기반 소재를 활용해 수분 자가 발전의 원리를 규명하는 데 성공했다. 수분 자가 발전은 물과 습기 같은 수분에서 전기를 생산할 수 있는 방안으로 학계와 산업계 주목을 받고 있다.
30일 아주대 조성범 첨단신소재공학과 교수에 따르면 탄소 소재의 수분 발전 현상을 규명하기 위해 폐의류에 탄소 소재를 코팅해 수분 발전이 가능함을 실증하고, 이를 ‘유동-확산-반응-정전기’ 4종의 물리현상을 연계한 다중물리 시뮬레이션 모델로 제작했다.
이를 통해 수분 발전의 원동력에 대한 비밀을 풀어냈다. 특히 수분 발전에서 전기 생성의 핵심 원리가 기존 통념과는 다르게 탄소 표면에서 물과 화학반응을 통한 이온의 생성과 생성된 수소이온 이동인 점을 입증했다. 이번 연구에는 한국세라믹기술원 고현석 박사 연구팀도 함께 참여했다.
공동 연구팀은 현상을 거의 완전하게 모사할 수 있는 시뮬레이션 모델을 활용해 그 원리를 규명해냈다.
기존 학계 가설에서는 동전기전위(다공성 고체의 표면이 대전돼 있을 때 흐르는 액체의 전하의 상대 운동으로 인해 생기는 전위)와 양성자 이동 등이 수분 발전의 주요 원인으로 생각돼왔다. 하지만 실험적 관측의 한계로 그 원리를 규명할 수는 없었다.
연구 결과는 그동안 명확한 해석에 어려움을 겪던 수분 자가 발전의 원리를 규명, 수분 자가 발전의 응용과 적용을 위한 길을 열었다는 데 의미가 있다.
이번 연구는 영국 왕립화학회가 발행하는 '재료화학저널 A' 올해 1월호에 '왜 투과성 탄소 소재에 있는 물은 전기를 만들어 내는가? 물방울에 맺힌 양성자의 친수 투과성 탄소 소재 내의 동전기적 역할에 대해' 제목으로 표지논문에 실렸다.
조 교수는 “연구팀의 시뮬레이션 모델을 통해 수분 자가 발전의 성능을 크게 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 “단순한 수분을 넘어 바닷물이나 공기 중의 수증기를 활용한 자가 발전의 응용과 발전에도 참고가 될 것으로 본다”고 말했다.
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