[녹색 然금술사] ⑦ 다람쥐 쳇바퀴의 발전양은?

중앙일보

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다람쥐 쳇바퀴’의 발전량은? 또 햄스터 한 마리가 하루 종일 움직이고 다니며 생산하는 에너지는 얼마일까. 아침에 일어나서 밥을 먹고 출근을 하고 일을 하고 사람을 만나고 운동을 하는 일상생활에서 인간이 생산하는 전기량은 또 얼마나 될까.

MIT에서 발행하는 테크놀러지 리뷰 11일자는 최근 미국 조지아 공대 왕종린 교수 연구팀의 햄스터를 이용한 나노발전기 실험을 보도했다. 햄스터에게 미세한 나노 발전기 네개를 넣은 재킷을 입히고 발전량을 측정했다. 햄스터가 쳇바퀴를 돌리거나 먹이를 먹기 위해 움직일 때 마다 나노 발전기가 작동하며 전기를 생산한다.

이 연구의 목적은 일상생활에서 일어나는 불규칙한 근육의 움직임을 전기 에너지화 하는 데 있다. 이에 앞서 초경량, 극소형 나노 발전기를 근육에 이식하거나 옷 섬유 속에 넣고 여기서 나오는 전력량을 알아보는 실험이 진행되고 있는 것이다. 발전이 가능하다면 나노 발전기를 동력원으로 활용하는 의료용 마이크로 센서를 개발하거나 여기서 생산되는 전기를 모아 휴대폰이나 휴대용 전기제품을 충전할 수 있다.

꿈같은 얘기지만 첨단 나노기술의 발전으로 이제 발전기를 근육에 이식하거나 옷 섬유에 부착해 전기를 생산하는 것이 가능해졌다. 이 발전기는 ‘압전효과’를 이용한다. 예를 들면 수정에 물리적 압력을 가하면 전류가 흐르며 전기에너지를 발생시키는 것과 같은 원리다. 왕교수 팀은 이 압전효과를 이용한 나노 발전기를 개발하고 있다.

이 발전기는 얇고 잘 휘어지는 폴리머 기판에 붙어 있는 산화아연 나노 와이어들로 구성돼 있다. 햄스터가 움직일 때 마다 이 와이어들이 구부러지면서 전류가 흐르고 이 전기에너지를 충전지에 모으는 것이다. 이 방식을 이용하면 근육이 움직일 때 발생하는 불규칙한 움직임을 전기 에너지로 만들 수 있다.

왕교수팀은 이 나노 발전기를 사람의 손가락에 붙인 뒤 손가락으로 책상을 두드릴 때 발생하는 전기량을 기록했다. 또 햄스터가 쳇바퀴를 돌릴 때나 벽을 긁을 때 발생하는 에너지도 알아봤다. 발생하는 전기량은 아직은 나노와트 정도로 매우 적다. 그러나 왕교수는 “아직 근육이나 사람의 몸 속에 이식 가능한 형태의 나노 발전기를 만들어내지는 못했지만 이론적으로는 가능하다” 고 말한다. 왕교수는 또 앞으로 5년이나 10년 사이에 옷 섬유에 나노 발전기를 부착해 여기서 발생하는 전기로 휴대용 전자기기를 충전할 수 있게될 것이라고 기대하고 있다.

주기중 기자