국내 연구진 도로용 에너지 하베스팅 기술 개발

자동차가 도로를 지나는 것만으로도 고출력 전기를 만들어 낼 수 있는 장치를 국내 연구진이 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구단 강종윤 박사팀은 도로를 지나는 자동차의 하중만으로 전기를 만들어내는 고분자 화합물 기반 압전 발전장치를 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘어플라이드 에너지’ 최신호에 실렸다.버려지는 에너지를 모아 전기 에너지로 전환시켜 사용하는 에너지 하베스팅은 신재생 에너지 분야에서 각광받고 있는 기술 중 하나다. 특히 누르는 힘을 전기 에너지로 전환하는 압전 발전은 에너지 변환효율이 높아 에너지 하베스팅 기술 중에서 가장 많이 연구되는 분야이기도 하다. 그렇지만 주로 적은 양의 에너지를 생산하는 분야에서만 부분적으로 활용돼 왔다. 고전력 생산을 위한 압전 소재로는 주로 납이 사용되는데 환경오염과 건강 유해물질이라는 문제가 있었다.

연구팀은 먼저 차량으로부터 발생하는 노면의 진동과 변형 같은 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 자동차로 인해 발생하는 도로의 변형을 모델링해 에너지 변환의 최적 조건을 찾았다. 연구팀은 납을 포함하지 않는 유연 압전 폴리머 소재 ‘이소불화비닐’(PVDF)이라는 물질을 사용해 친환경 장치를 개발하는 한편, 대용량 발전을 가능케 했다.

연구팀이 개발한 압전장치는 기존에 납으로 만든 것과 비교해 5.3배 높은 출력을 보였다. 특히 중부내륙고속도로 여주 시험도로 구간에서 테스트를 한 결과 1000만 번 이상의 충격에도 전기 생산 저하가 발생하지 않는 것을 확인했다.

김상태 KIST박사는 “이번에 개발한 도로용 압전발전 장치는 내구성이 높고 고출력 에너지를 생산할 수 있어 압전 에너지 하베스팅 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것”고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr