▲ (左부터)코일 형태인 트위스트론 실(탄소나노튜브 인공근육)의 주사전자현미경 사진과 자가구동 호흡센서로써 응용 가능성을 보여주는 실험결. 트위스트론 실로 만든 티셔츠로 호흡에 반응하는 자가구동 센서를 달았다. 호흡할 때 마다 가슴의 넓이가 변화되는 것을 이용하여 전기 에너지가 발생된다. 이를 측정하여 호흡의 크기, 주기 등을 실시간으로 센싱할 수 있다..

스스로 전기를 생산하는 실이 개발돼 앞으로 배터리 없는 휴대폰, 장시간 비행 드론이 가능할 전망이다.

과학기술정보통신부(장관 유영민)는 김선정 한양대 교수 연구팀이 수축이완하거나 회전할 때 전기 에너지를 저절로 생산하는 최첨단 실(yarn)을 개발했다고 25일 밝혔다.

연구팀은 탄소나노튜브(CNT)를 꼬아서 코일 형태의 트위스트론 실(탄소나노튜브 인공근육)을 제조했다.

실이 전해질 속에서 수축이완하거나 회전 운동을 하게 될 때 인공근육의 부피가 감소되면서 전하가 인공근육에 모이게 되는데 이 전하가 인공근육에 저장되는 원리로 전기 에너지를 생산한다.

트위스트론 실은 19.2밀리그램(mg)만으로도 2.3볼트(V)의 초록색 LED 전등을 켤 수 있다. 이 실은 초당 30회 정도의 속도로 수축 이완할 때 킬로그램당 250와트(W)의 전력을 생산할 수 있다.

그 결과 전하를 저장할 수 있는 전기용량이 감소하고, 전기용량 변화량만큼 전기에너지를 생산하게 된다.

연구팀은 파도나 온도변화를 활용해 트위스트론 실이 스스로 전기 에너지를 생산하는 실험을 통해서, 주변에서 버려지고 사용하지 않는 에너지를 수확해 사용가능한 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스터로서의 응용가능성을 입증했다.

트위스트론 실에 풍선을 매달아 바다 속에 직접 넣으면 파도가 칠 때마다 전기에너지가 생산됐고, 공기 중 온도변화로 움직이는 나일론 인공근육과 트위스트론 실을 연결했을 때에도 전기에너지가 저절로 생산됐다.

김선정 교수는 “기존 배터리와는 달리, 반영구적으로 무제한 전기 에너지를 생산할 수 있는 트위스트론 실은 해양에서의 대량 전기 생산, 휴대폰 및 드론에 연속적 전원공급 등 다양하게 응용될 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.

한편, 이 연구결과는 세계적인 학술지 사이언스 8월 25일자에 게재됐으며 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(개인연구)의 지원을 받아 수행됐다.