김선정 교수 연구팀의 연구내용은 세계적인 학술지 사이언스 8월 25일자에 게재되었다.

- 논문명 : 탄소나노튜브 실로부터 전기 에너지 하베스팅(Harvesting Electrical Energy from Carbon Nanotube Yarn Twist)

- 저자정보 : 김선정 교수(공동교신저자, 한양대학교), 김시형 박사(공동제1저자, 한양대학교/University of Texas at Dallas), Ray H. Baughman 교수(공동교신저자, University of Texas at Dallas), Carter S. Haines 박사(공동제1저자, University of Texas at Dallas), Na Li 박사(공동제1저자, University of Texas at Dallas)

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 하베스터*로서의 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.

이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원을 받아 수행되었다.