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섬유에 전기를 전송하고 저장하는 기술
KOTERI 2014-11-21 오후 3:38:59 3962

 

 

당신이 사용하고 있는 MP3나 스마트폰, 그리고 전기 자동차가 작동하는데 필요한 모든 전력을 당신이 입고 있는 재킷의 원단에 저장할 수 있다고 가정해보자. 마치 공상 과학 소설에 나오는 이야기처럼 들릴지 모르지만, 미국 센트럴 플로리다 대학의 연구진이 개발한 혁신적인 기술 덕분에, 이 모든 것이 언젠가는 가능해질 수 있다. 지금까지, 전기선은 오직 전기를 전송하는 데에만 사용됐었다. 그러나 나노기술 과학자들과 Jayan Thomas 교수, 그리고 대학원생인 Zenan Yu는 매우 가벼운 단일 구리선을 사용하여, 전기를 전송하고 저장하는 것을 가능하게 하는 기술을 개발했다.

이들의 연구 결과는 6 30, 재료 과학 저널인 Advanced Material and Science에 표지 기사로 발표되었다. Nature는 최근호에 이 논문의 자세한 설명을 덧붙였다. “이것은 매우 흥미로운 생각이다. 우리가 맨처음 이러한 생각을 떠올리고, 이에 관해 이야기했을 때, 모든 사람이 우리의 독특한 아이디어에 관심을 가졌다”고 Thomas가 말했다. 구리선은 우리 연구의 출발점이지만, 언젠가 이 기술이 향상하면, 에너지를 전도하고 저장하는 나노구조를 가진 특수한 섬유 또한 개발할 수 있을 것이다. Thomas 박사와 그의 연구진은 전기선의 외부 코팅에 저장된 에너지를 이용하여, LED에 불을 밝혔다.

전기 차량이나 우주 발사체, 그리고 휴대용 전자 기기로의 응용을 위한 좀 더 다각적인 기술이 설계되고 개발될 것이다. 전선을 통해서, 에너지를 저장하고 전도하는 것이 가능해짐에 따라, 무겁고 공간을 많이 차지하는 전지는 이제 곧 과거가 될 것이다. 전자 장비나 그것에 사용될 전지를 위한 공간을 추후 연구에 따라 축소하는 것이 가능해짐에 따라, 이는 다른 목적을 위해 사용될 수 있을 것이다. 발사용 로켓의 경우, 공간 감소로 인한 경량화로 발사 비용을 줄일 수 있다고 Thomas가 말했다. 그렇다면, 그는 어떻게 에너지 저장 케이블에 관한 생각을 하게 되었을까? 그는 일상적인 저녁 산책 동안 영감을 받았다.

Thomas와 그의 연구진은 단일 구리선으로 이 연구를 시작했다. 그리고서, 그들은 구리선의 외부 표면에 나노위스커(nanowhiskers) 층을 성장시켰다. 이러한 위스커는 특수 합금으로 처리되고, 이는 전극을 생성한다. 강력한 에너지 저장을 위해서는 두 개의 전극이 필요하다. 따라서 그들은 두 번째 전극을 만드는 방법을 생각해 내야만 했다. 그들은 위스커의 주변에 매우 얇은 플라스틱판을 추가하고, 그 위에 나노위스커를 생성시킨 후(두 번째 전극과 외부 덮개), 금속 피복(두 번째 전극)을 사용하여, 그것 주위를 둘렀다. 그 후, 특수 접착제를 사용하여, 이 층들을 함께 묶었다. 절연 나노위스커 층이 절연되기 때문에, 내부 구리선은 전기를 쏟을 수 있는 그것의 능력을 유지하고, 전선 주위의 층의 독립적으로 강력한 에너지를 저장한다. , Thomas와 그의 연구진은 구리선의 바깥쪽에 슈퍼커패시터를 만들었다. 슈퍼커패시터(supercapacitor)는 차량이나 무거운 건설 장비를 가동하게 하는 강력한 에너지를 저장한다.

이를 위해서는 더 많은 연구가 필요하지만, Thomas는 이 기술이 다른 물질을 전도할 수 있다고 말한다. 이러한 작업 가능하게 하는 충분한 전력을 보관하기 위해서는 특수하게 처리된 섬유가 필요하다. 예를 들어, 유연한 태양 전지와 이러한 섬유를 동시에 사용하여 옷을 만든다면, 이것은 독립적으로 전자 장치와 기타 장비에 전력을 공급할 수 있을 것이다. “이는 매우 흥미로운 일이다. 우리는 이를 위한 단계적 연구를 수행하고 있다. 매일 실험실에 출근하여, 다음 단계는 무엇인지를 살피는 것은 정말 행복한 일이다. 물론 일이 제대로 진행되지 않는 날도 있지만, 그러한 실패조차도 우리에게 많은 것들을 가르쳐준다. 실험실 밖에서의 일과 또한 내게는 매우 중요하며, 매일의 저녁 산책 또한 놓칠 수 없다. 대부분의 멋진 생각들은 그러한 조용한 시간에 얻어진다”고 그는 말했다

출처 : http://phys.org/news/2014-06-electrical-cables-energy-nanotech-power.html

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