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새 깃털로 전기 생산


전남대 학부4년생들 연구논문 발표
JCR 상위 1.5% 국제학술지에 실려

새의 깃털로 전기를 생산할 수 있다는 연구논문이 나왔다. 연구는 대학 4학년들이 수행하고 유력한 국제 학술지에 실렸다.

전남대학교 고분자융합소재공학부 박종진 교수 연구팀의 조유장·이경수 학생(사진 순서대로) 은 경희대 최덕현 교수팀과 최근 2년동안 연구해 얻은 이같은 내용의 연구논문을 공동 1저자 자격으로 에너지분야 상위 1.5%(JCR)인 국제학술지 ‘나노 에너지(IF=13.12)’ 5월호에 발표했다.

이들은 자연에서 다양하게 진화된 다층구조의 나노 구조체를 갖는 새의 깃털이 기존의 고분자 마찰 전기소재들과 비교했을 때 더 넓은 마찰면적과 낮은 풍속에서도 높은 효율을 얻을 수 있음을 밝혀냈다.

예를 들어 독수리가 사냥을 위해 빠른 속도로 내려오려면 몸의 부피와 날개를 최대한 줄여 마찰면적을 좁히고 반대로 기러기와 같이 장시간 비행하는 철새들은 양력을 만들기 위해 날개를 최대한 크게 펴 마찰면적을 늘이면서 마찰력을 높인다는 점에 착안했다. 새의 깃털이 바람의 속도에 따라 변하는 독특한 구조를 갖고 있어 마찰전기 생산효율이 훨씬 높아진다는 것이다.

실제로 이 연구결과 새의 깃털이 기존 고분자 물질에 비해 최고 10배의 전력을 생산할 수 있는 것으로 나타났다.

이 논문은 다양한 깃털의 다층 나노구조에 따라 공기역학적인 마찰 표면적 변화가 발생되는 현상을 학계에 최초로 보고했다는 자체도 주목받았다.

천연염료인 ‘헤마톡실린’을 깃털에 코팅할 경우 표면의 질이 바뀌면서 정전기를 발생하는 에너지 수확 효율을 20% 증가시킨다는 사실도 확인했다. 또 이들 연구팀은 그동안의 연구가 음(-)의 대전물질에 대해서만 이뤄졌으나 처음으로 양(+)의 대전물질에 대해 연구를 시도했으며 연구 결과 기존의 양(+) 대전물질의 양(量)을 더 많이 늘려 마찰전기 생산효율을 높이는 데도 성공했다.

박종진 교수는 “학부생이 실험에 참여해 영향력 지수 10이상의 국제학술지에 제 1저자로 출판하는 것은 매우 고무적인 일이며 2년 동안의 노력이 새로운 현상을 발견할 수 있는 결과로 이어졌다”고 자랑스러워했다.

*논문원제: Rotational wind power triboelectric nanogenerator using aerodynamic changes of friction area and the adsorption effect of hematoxylin onto feather of based on a diversely evolved hyper-branched sructure