수증기, 빗방울, 유리창으로 전기를 만든다? 친환경 신재생에너지 기술 3

 

신재생에너지 하면 대표적으로 태양광 에너지와 풍력 에너지를 떠올리게 되는데요. 바로 화석연료가 아닌 태양, 바람, 바이오매스, 지열, 해양에너지, 폐기물에너지 등을 이용해 만드는 에너지를 의미합니다. 온실가스 배출을 줄이면서도 부족한 에너지를 확보하기 위해 신재생에너지의 중요성은 더욱 커지고 있는데요. 최근 대기 중에 존재하는 수증기, 내리는 빗방울, 그리고 유리창문에서도 에너지를 만드는 새로운 기술이 등장해 주목받고 있습니다. 

 

이산화탄소를 전혀 배출하지 않으면서도 에너지를 생성할 수 있는 획기적인 신재생에너지 기술 세가지를 여러분께 소개 드리겠습니다. 

 

 

01

대기 속 수증기로 전기 생성, ‘에어-젠’

 

 

지난 2월 미국 연구진은 천연 단백질을 이용해 공기 중에 존재하는 수증기에서 전기를 만들어내는 기술을 개발했는데요. ‘에어-젠(Air-gen)’이라 불리는 이 기술은 자연적으로 생긴 공기 중의 수증기로부터 전류를 생성하는 방식으로, 단백질 나노와이어(nanowire)에 전극을 연결해 전기를 얻는 방식입니다. 

 

 

특히 에어젠은 태양광이나 풍력 에너지와 달리 햇빛이나 바람이 필요 없으며, 두께 10미크론 미만의 얇은 단백질 나노와이어 필름만 있으면 되는데요. 필름의 바닥 아래에 전극 하나를 놓고, 필름위에 좀 더 작은 전극을 올려놓습니다. 이 상태에서 나노와이어 필름은 대기 중의 수증기를 흡수하게 되고, 단백질 나노와이어의 전기 전도성과 표면 화학 조합은 필름 안 나노와이어 사이의 미세 모공과 결합해 두 전극 사이에서 전류가 생성하게 됩니다. 

 

 

02

빗방울로 전기 생성하는 ‘전기발전기(DEG)’

 

 

 

홍콩 시립대 연구팀은 지난 2월 하늘에서 떨어지는 빗방울을 이용해 전기를 생산하는 기술을 발표했습니다 물방울이 표면에 부딪힐 때 접촉전기와 정전유도에 의해 유도되는 전기를 발생시키는데요. 하지만 이 때 발생하는 전하량은 에너지 변환 효율이 매우 낮아 전기에너지로 전환되지 못했습니다.

 

 

이에 연구팀은 에너지 변환 효율을 높이기 위해 ‘전기발전기(Droplet-based Electricity Generator, DEG)’를 개발했는데요. 알루미늄 전극과 *PTFE 막이 침전된 인듐 주석 산화물(ITO) 전극으로 구성되어 있으며, PTFE/ITO 전극은 전하생성, 저장 및 유도를 담당합니다. 떨어지는 물방울이 PTFE/ITO 표면에 부딪혀 퍼지면 전기가 발생하는 방식입니다. 물 한방울은 140V 이상의 전압을 발생시키는데, 작은 LED 전구를 켤 수 있는 전력을 생성할 수 있다고 합니다. 

 

*PTFE(Polytetrafluoroethylene, 폴리테트라플루오로에틸렌): 높은 열안정성과 내화학성, 낮은 마찰계수, 높은 전기적 저항성을 지닌 불소수지. 

 

 

03

유리창문이 태양광 패널로! ‘클리어뷰 파워 윈도우’

 

 

태양광 에너지를 얻기 위해서는 태양광전지 패널이 필요한데요. 이를 설치하기 위해서는 별도의 장소와 설치비용을 필요로 합니다. 하지만 도심 속 수많은 건물이 태양광 에너지를 만드는 발전소가 될 수 있다고 하는데요. 그 비밀은 바로 유리창문을 태양광전지 패널로 만든 ‘클리어뷰 파워 윈도우(Clear View Power Window)’입니다. 

 

 

 

미국 에너지 전문 스타트업인 유비쿼터스 에너지는 ‘유기 염료’를 사용해 일반적인 창문처럼 가시광선은 통과시키면서 적외선을 포착하는 기술을 개발했는데요. 이렇게 포착한 적외선이 유리창문에 흡수되면서 전기로 변환되는 것입니다. 아직 연구단계이지만 상용화가 된다면 고층빌딩 창문은 물론, 자동차 유리, 스마트폰 디스플레이에도 적용해 유리창을 통해 충전하며 달리는 자동차와 충전이 따로 필요 없는 스마트폰이 나올 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

 

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