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Nikkei X-TECH_2023.4.7

움직임으로 발전(發電)하는 탄소나노튜브 섬유 실
미국 텍사스대학 댈러스 캠버스 등 연구진 개발

미국 텍사스대학 댈러스 캠퍼스(The University of Texas at Dallas) 등으로 구성된 연구진은 기계적 움직임을 전기 에너지로 변환할 수 있는 탄소나노튜브(CNT) 섬유 실을 개발했다.

명칭은 '트위스트론(Twistron)'. 전해액에 적신 상태에서 늘리거나 비틀면 발광다이오드(LED)를 희미하게 깜빡이게 하는 정도의 전기에너지를 낼 수 있다. 바다 속에 설치하면 파도의 움직임을 통해 에너지를 얻을 수 있을 것으로 기대하는 목소리도 있다.

트위스트론은 주위 환경에서 미세 에너지를 수집해 전력으로 변환하는 이른바 에너지 하베스팅(energy harvesting, 환경발전) 기술이다. 연구진이 개발한 전해액에 적신 CNT 섬유를 꼬아서 만든 실은 늘어나거나 줄어들거나, 혹은 꼬이거나 풀리면서 전기화학적 정전(靜電) 용량이 변화해 기계적인 움직임을 전기에너지로 변환할 수 있다.

연구진이 새롭게 개발한 CNT 섬유 실로 실험을 한 결과, 당기는 방향에서 17.4%, 비틀리는 방향에서 22.4%의 에너지 변환 효율을 얻을 수 있었다. 연구진은 2017년에 이번 성과의 전신이 되는 연구를 발표했다. 당시의 트위스트론은 실이 아닌 코일 구조의 CNT 섬유로, 에너지 변환 효율은 당김과 비틀림에서 모두 7.6%였다. 이번 CNT 섬유 실 구조를 통해 효율을 2~3배 이상 높일 수 있었다.

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