자연현상인 강설을 전기로 변환하는 장치가 처음으로 개발되었다.
이 기술은 두 개의 재료가 접촉할 때 발생하는 전하를 이용하는 마찰전기 효과에 기반을 두고 있다. 과학자들은 눈이 양전하를 지니고 있는 것에 착안하여 눈이 음전화가 있는 물질과 반응할 기회가 있을 때 전하를 내놓는다.
“눈은 이미 전하가 있으므로 반대의 전하를 지닌 물질을 가져다 전하를 끌어내 전기를 만드는 것이 어떨까라고 생각했습니다”고 UCLA의 교수이자 나노테크 에너지의 최고기술책임자(CTO)인 메이허 엘 캐디 박사가 말했다.
연구진은 눈의 마찰전기 효과와 정전기 유도를 기반으로 한 마찰전기 나노 발전기를 만드는 데 성공했다. 지난 몇 년간 학자들은 빗방울과 물리적인 마찰 운동, 심지어 바닥을 걷는 행위까지 다양한 방식으로 전기를 추출하는 마찰전기 나노 발전기를 개발한 바 있다.
방식은 조금씩 다를지 모르지만 눈을 이용한 마찰전기 나노 발전기도 원리가 기본적으로 같으며, 운동의 종류와 사용하는 재료가 다를 뿐이라고 UCLA의 교수인 리처드 케이너는 말한다. “정전기는 전하를 포착하는 한 물질과 전자를 포기하는 다른 물질 사이의 상호작용에서 발생합니다. 전하를 분리하여 말 그대로 아무것도 없는 것에서 전기를 만들어 내는 겁니다.”
연구진은 다양한 재료를 통해 발생하는 전기의 양을 측정한 결과, 눈과의 접촉 또는 마찰에 의해 전기가 발생하는 이상적인 물질이 실리콘인 것을 확인했다. 자전거 바퀴나 하이킹 부츠 밑에 실리콘 층을 붙여 전기를 생산하는 실험이 진행 중에 있다.
이번 실험에서 생산된 전기의 양은 많지 않았지만 앞으로 연구진은 개발한 마찰전기 나노 발전기를 태양열 패널에 입혀 눈이 내릴 때 발생하는 접촉으로 전기를 생산하는 연구를 추진할 계획이다. 특히 태양열이 감소하거나 전혀 없을 때 내리는 눈을 이용할 수 있다는 장점이 있다.
이 연구는 올해 3월에 과학 저널인 나노 에너지에 발표되었다.
