김선정 교수(한양대) 연구팀이 수축이완하거나 회전할 때 전기 에너지를 저절로 생산하는 최첨단 실(yarn)을 개발했다고 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)는 밝혔다.

김선정 교수 연구팀의 연구내용은 세계적인 학술지 사이언스 8월 25일자에 게재되었다.
     
연구팀은 탄소나노튜브를 꼬아서 코일 형태의 트위스트론 실(탄소나노튜브 인공근육)을 제조하였다. 이 실을 전해질 속에서 잡아당기면 꼬임이 증가하면서 부피가 감소된다. 그 결과 전하를 저장할 수 있는 전기용량이 감소하고, 전기용량 변화량만큼 전기에너지를 생산하게 된다.
* 트위스트론(twistron) 실 : 트위스트론은 Twist(꼬다)와 -tron(‘기구’라는 의미)의 합성어로서, 과도하게 꼬여진 고무밴드 같은 코일형태의 실
 
트위스트론 실은 19.2밀리그램(mg)만으로도 2.3볼트(V)의 초록색 LED 전등을 켤 수 있다. 이 실은 초당 30회 정도의 속도로 수축 이완할 때 킬로그램(kg)당 250와트(W)의 전력을 생산할 수 있다.
 
연구팀은 파도나 온도변화를 활용하여 트위스트론 실이 스스로 전기 에너지를 생산하는 실험을 통해서, 에너지 하베스터로서의 응용가능성을 입증하였다.
* 에너지 하베스터 : 열, 진동, 음파, 운동, 위치에너지 등 주변에서 일상적으로 버려지거나 사용하지 않는 작은 에너지를 수확하여 사용가능한 전기에너지로 변환하는 장치
 
트위스트론 실에 풍선을 매달아 바다 속에 직접 넣으면 파도가 칠 때마다 전기에너지가 생산되었고, 공기 중 온도변화로 움직이는 나일론 인공근육과 트위스트론 실을 연결했을 때에도 전기에너지가 저절로 생산되었다.
 
김선정 교수는 “기존 배터리와는 달리, 반영구적으로 무제한 전기 에너지를 생산할 수 있는 트위스트론 실은 해양에서의 대량 전기 생산, 휴대폰 및 드론에 연속적 전원공급 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다.”고 연구의 의의를 설명했다.

▲   코일 형태인 트위스트론 실(탄소나노튜브 인공근육)의 주사전자현미경 사진   © 특허뉴스

 

▲   동해 경포대 바다에서 실험한 장치 모식도와 실험 사진   © 특허뉴스

   

▲ 자가구동 호흡센서로써 응용 가능성     © 특허뉴스

  

    

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