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'인공번개 발전기' 기술 개발

눈 깜짝할 사이에 엄청난 에너지를 방출한 번개의 원리를 이용해 일상 속에 숨은 에너지를 전력으로 바꾸는 ‘인공 번개 발전기’ 기술이 개발됐다. 아직은 먼 얘기지만 향후 이 기술이 더욱 발전하면, 바람과 진동ㆍ소리ㆍ걷기 등에서도 에너지를 거둬 전기를 만드는 세상이 올 수 있다.

UNIST(울산과학기술대학교)는 6일 백정민 신소재공학부 교수 연구팀이 번개의 원리를 이용해 전기를 생산하는 새로운 ‘마찰 전기 발전기’를 개발했다고 밝혔다. 번개구름에서 전하(electric chargeㆍ電荷)가 분리되는 원리를 인공적으로 구현해, 순식간에 많은 전력을 만들 수 있는 기술이다. 번개는 구름 안에 있는 수증기 분자가 얼음 결정과 마찰하는 과정에서 생긴다. 두 물질이 부딪치는 과정에서 전하가 분리되고 쌓였다가 엄청난 에너지를 지표면으로 방출한다.

백민정 교수팀은 번개가 만들어질 때 구름에서 벌어지는 현상을 분석했다. 이를 통해 전하가 만들어지고, 분리ㆍ축적되는 과정을 파악해 ‘전하 펌프’라는 새로운 개념을 고안했다. 수증기 분자와 얼음처럼 마찰시킬 신소재를 만들고, 3층 구조의 마찰 전기 발전기를 만든 것이다. 사실, 두 물질이 스치면서 생긴 정전기로 전기를 만드는 마찰 전기 발전기는 이미 나와 있다. 이런 발전기들은 마찰시킬 물질로 2층을 만드는 구조가 일반적이다. 백 교수팀은 2층 사이에 접지층을 하나 더 삽입했다. 이런 구조는 전하 손실을 효과적으로 막았다. 덕분에 기존 마찰전기 발전기보다 최고 100배 이상 높은 출력을 보였다. 연구진은 인공 번개 발전기로 스마트폰과 스마트 시계에 있는 배터리를 충전할 수 있다는 사실도 실험적으로 확인했다.

백 교수는 “이번에 개발한 전하펌프 기반의 인공 번개 발전기는 나무나 건물 같은 고정된 물체는 물론, 자동차처럼 움직이는 사물에도 적용해 전력을 생산할 수 있다”며“손바닥만한 발전기를 주머니에 넣고 걸어다니면, 전기가 발생해서 스마트폰 배터리를 충전할 수도 있다”고 말했다. 연구결과는 과학전문지 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션 10월5일자 온라인판에 실렸다.

최준호 기자 joonho@joongang.co.kr
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