[헤럴드경제=이정아 기자] 국내 연구진이 액체에서 전류 흐름 현상의 원인을 규명해 초고전력 나노막 전기화학장치를 개발할 수 있는 가능성을 열었다. 사물인터넷(IoT)의 근간이 되는 차세대 배터리 개발과 음용수 생산에 필수적인 담수화 장치의 전기효율 향상에 기여할 것으로 기대된다. 

서울대학교 공과대학 전기정보공학부 김성재 교수

15일 한국연구재단은 서울대 전기정보공학부 김성재 교수 연구팀이 전기정보ㆍ신소재ㆍ화공ㆍ기계 등 다학제간 협업연구를 통해 액체에서 새로운 전류 흐름 현상의 원인을 밝혀냈다고 밝혔다.

나노막 전기화학장치는 머리카락 두께 100분의 1 이하의 얇은 막에 전기를 연결해 전기화학 반응을 유도하는 장치로, 전기를 생산하는 배터리나 전기를 소모하는 담수화장치를 말한다.

연구팀은 이번에 액체의 흐름을 관측할 수 있는 나노유체역학장치를 이용해 액체를 통해 흐르는 전기가 액체 내부는 물론 고체 표면을 따라 흐르는 현상을 규명했다.

연구 결과는 액체 내 전기흐름을 다루는 장치에서 액체와 접촉하는 고체 표면적을 증가시킴으로써 장치의 전기적 효율이 대폭 증가하는 메커니즘으로 응용될 수 있다.

액체에서 전류흐름의 원리를 보면, 액체가 흐르며 고체에 접촉할 때 액체와 고체가 닿는 계면에 나노미터 수준의 얇은 전기 이중층이 형성된다.

이때 전류는 액체로 흐르는 것과 전기 이중층 내부로 흐르는 것으로 구분된다.

센티미터 이상의 크기에서 발생하는 전기 이중층은 두께가 매우 얇아서 표면적으로는 대부분 액체로 흐르는 것으로 보인다. 학자들은 전기 이중층 내부를 통해 흐르는 전류의 세기에 주목했지만 그 전류량과 강도에 대한 실험적 증거를 찾지 못했다.

김성재 교수는 “전기가 잘 통하는 액체도 나노구조물 내에서는 반도체로 활용될 수 있음을 입증했다”며 “전기를 생산하는 배터리나 전기를 소모하는 담수화 장치 등의 전기적 효율을 크게 향상 할 수 있는 핵심 기술로 활용될 수 있다”고 말했다.

이번 연구 성과는 물리학 분야 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 지난달 16일자 온라인판에 실렸다.

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