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제주 바다식물 ‘잘피’로 전기 생산
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승인 2021.09.17  16:28:08
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▲ 제주 바다식물 ‘잘피’ 이용 전기 생산 가능성 증명(개념도)

바다에서 자라는 제주 잘피(Seagrass)를 이용해 전기 에너지로 적용 가능성을 증명한 연구논문이 제주대학교 연구진에 의해 발표됐다.

잘피는 해수에 완전히 잠겨서 자라는 속씨식물을 통칭한다. 단자엽 외떡잎 초본식물에 속하며, 꽃이 피는 현화식물이다. 다시마, 미역 등 해조류와는 달리 잎, 줄기, 뿌리 기관을 가지고 있어 고등식물에 속한다.

특히 잘피는 다양한 어류의 산란과 서식지 역할을 한다. 광합성 기능이 뛰어나 이산화탄소를 흡수하고 산소를 만들어 낸다. 또한 육지에서 유입하는 질소나 인 같은 오염물질을 빠르게 흡수제거해 환경재해를 줄여주는 유용한 해조류다. 하지만만 점점 분포가 줄고 있는 추세다.

배진호 제주대 해양시스템공학 교수(BK+ 빅데이터 기반해양융합전문인력사업단 단장) 연구팀은 제주씨그랜트센터와 학제 간 융합연구를 통해 바다에서 자라는 제주 잘피를 이용한 마찰전기 나노발전 소자 개발연구 논문(교신저자 배진호, 메인 제1저자 사키브카지 무하마드, 공동 제1저자 초갈레 마헤이시 야샤반트)이 세계 최고수준의 저널인 ‘Nano Energy(89호)’ 인터넷 판에 실렸다고 14일 밝혔다.

   
▲ (좌)초갈레 마헤이시 야샤반트 (우)사키브카지 무하마드

논문 제목은 ‘Natural seagrass tribopositive material based spray coatable triboelectric nanogenerator’(천연 잘피 기반 마찰양성 소재를 이용한 스프레이 코팅이 가능한 마찰전기 나노발전소자 개발). 이 연구는 과학기술정보통신부가 추진하는 중견연구 및 해양수산부의 씨그랜트센터 사업지원으로 수행됐다.
이 연구는 나노기술을 적용해 바다 식물인 잘피를 이용한 전기에너지로의 적용 가능성을 세계최초로 증명한 것이라고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 제주바다에 흔히 분포하는 잘피가 마찰양성(Tribopositive)의 특성이 있음을 찾아내고 이를 이용해 마찰전기 나노발전 소자를 개발했다. 두 종류의 잘피인 거머리말(Zostera marina)과 게바다말(Phyllospadix japonicus) 전자소재 잉크를 제작한 후 스프레이 코팅 기술을 통해 마찰양성 박막코팅을 거쳐 전극/잘피박막 /PET(페트필름)/전극의 구조로 나노발전 소자를 개발했다는 것이다.

발전소자는 거머리말 박막/PET구조의 경우 50.42 μW/cm2의 전력생산 밀도를 가지며, 게바다말 박막/PET의 경우는 70.42μW/cm2의 전력 밀도 에너지를 생산할 수 있다. 특히 잘피 기반 마찰전기 나노발전 소자는 최대 72000 사이클(2시간)의 탁월한 발전 수행의 안정성을 나타내 소자의 우수한 지속성과 견고성을 가진다. 또한 제안된 나노발전소자는 다양한 커패시터를 쉽게 충전할 수 있으며 약 150개의 발광 다이오드(LED) 및 기타 전자기산기, 스톱워치 등 전자 장치를 구동할 수 있다.

제주 잘피가 나노발전 소자 같은 산업 및 경제적 이용 가능성을 보임으로써 이 연구성과를 이용하면 바다의 천연소재를 사용한 친환경적 전기에너지원을 제작할 수 있게 된다. 또한 저가의 다양한 스마트폰과 같은 웨어러블, 휴대용, 생체이식형 전자 기기들의 보조전원으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다고 연구팀은 밝혔다.

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