티셔츠 입고 호흡만해도 발전…전기 만드는 실 나왔다

탄소나노튜브 트위스트론 실

한양대 연구팀이 세계 첫 개발

배터리 없는 세상 가능성 열려

트위스트론 실을 꿰맨 티셔츠가 입은 사람이 숨 쉴 때 발생하는 전압차이를 이용해 전기를 만들고 있다. 과학기술정보통신부 제공

국내 연구진이 전기를 만드는 최첨단 실(yarn)을 세계 최초로 개발했다. 환경파괴 없는 대량 발전, 배터리 없는 휴대폰이나 드론 등의 가능성이 열렸다.

과학기술정보통신부는 한양대 김선정 교수팀이 기초연구지원사업을 통해 수축ㆍ이완ㆍ회전할 때 저절로 전기에너지가 생성되는 코일 형태의 ‘탄소나노튜브 트위스트론 실’을 만들었다고 24일 밝혔다.

지름이 머리카락보다 얇은 약 50㎛(마이크로미터)인 이 실은 움직일 때 전하를 저장할 수 있는 전기용량의 변화를 이용해 전기를 만든다. 연구진은 트위스트론 실에 풍선을 매달아 동해 경포대 바닷물 속에 넣어 파도가 칠 때마다 최대 25%까지 수축ㆍ이완하며 전기를 생산하는 것을 확인했다. 공기 중에서도 나일론 인공근육과 트위스트론 실을 연결한 뒤 인공근육의 기계적 운동에 의해 실이 전기를 만들어내는 결과를 얻었다. 트위스트론 실로 꿰맨 티셔츠를 입고 호흡을 해도 전기가 생성됐다.

풍선에 매단 트위스트론 실을 바닷물에 넣어 전기 생산을 확인하는 실험. 과학기술정보통신부 제공

실험 결과 트위스트론 실은 초당 약 30회의 속도로 수축ㆍ이완할 때 1㎏으로 250W의 전력 생산이 가능했다. 19.2㎎(밀리그램)만 있으면 전압 2.3V인 발광다이오드(LED) 전등을 켤 수 있다. 기존 배터리와 달리 반영구적인 데다 이론상으로는 무제한으로 전기가 만들어진다. 해양에서 발전, 휴대폰과 드론 등 모바일 기기 전원공급 등을 비롯해 다양한 산업 분야에서 응용할 수 있는 잠재력을 가졌다.

김 교수는 “현재 실의 원료인 탄소나노튜브가 고가라는 문제가 있지만, 가격 경쟁력을 확보하면 환경을 파괴하지 않고 대량으로 전기에너지를 얻을 수 있다”고 밝혔다.

김 교수팀의 연구 결과는 세계적인 학술지 사이언스 25일자에 ‘탄소나노튜브 실로부터 전기 에너지 수확’이란 제목으로 게재됐다.

김창훈 기자 chkim@hankookilbo.com

한양대 공과대학 전기생체공학부 김선정 교수