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화학적 방법으로 더 이상 나눌 수 없는 기본단위 입자인 원자 두께에 불과한 ‘발전기’가 개발됐다.
미국 나노과학기술전문매체 나노워크(Nanowerk)는 컬럼비아 대학 기계공학, 조지아 공과대학 재료과학 공동 연구진이 전기를 생산할 수 있는 세계에서 가장 얇은 발전기 개발에 성공했다고 15일(현지시간) 보도했다.
연구진은 MoS₂ 분자식을 가지는 흑색 분말 형태의 고체 윤활제 이황화 몰리브덴(molybden disulphide)에 오른쪽 방향으로 신축-압력을 가했을 때, 전력 생산이 가능하다는 것을 발견했다.
이는 한 종류의 결정판(結晶板)에 일정 방향으로 압력을 가해주면 판 양면에 생겨난 외부 힘에 비례하는 양전하-음전하가 나타나 전력이 만들어지는 압전기(piezoelectricity)의 원리다. 쉽게 말해, 일정 결정에 외부응력을 가해주면 그 결정의 전기분극이 변화해 전력이 만들어지는 것으로 이를 응용해 전화기, 라디오 스피커, 초음파 탐지기, 원거리 통신회로가 제작된다.
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이렇게 만들어진 이황화 몰리브덴 발전기는 무엇보다 원자 입자정도에 불과한 얇은 두께라는 특징을 갖고 있어 주목된다. 예를 들어, 이런 나노 발전기는 제조 공정 순서에서 의류에 포함돼 자체적으로 전력을 생산하는 옷 개발이나 공간과 크기에 구애받지 않는 의료기기 개발 분야 등에 폭넓게 활용될 수 있다.
이와 관련해 컬럼비아 대학 기계공학과 제임스 혼 교수는 “해당 발전기는 일정 재료가 나노 크기로 축소된 상태에서 놀라운 성능을 드러냈을 때 얼마나 유용한 물질로 활용될 수 있는지를 입증한 첫 번째 연구사례”라며 “해당 물질이 세상에 존재하는 모든 제조용품에 유용하게 적용될 수 있도록 지속적인 추가 응용 연구를 진행할 것”이라고 설명했다.
한편 이 연구결과는 네이처 출판그룹(Nature Publishing Group)에서 발행하는 세계적 기초과학종합학술지 네이처(Nature) 15일자에 게재됐다.
사진=Columbia Engineering and the Georgia Institute of Technology
조우상 기자 wscho@seoul.co.kr
