미국의 과학자들은 전기를 생산할 수 있는 새로운 종류의 직물을 개발했다고 발표했습니다. 과학자들은 이 직물은 컴퓨터에서 음악을 다운로드받아 들을 수 있는 엠피 쓰리 플레이어와 같은 소형 전자제품에 충분한 전력을 공급할 수 있으며, 이 기술은 앞으로 군과 항공우주 분야에 활용될 수 있을 것이라고 밝혔습니다.
미국 남부 조지아 주에 위치한 조지아 공과대학 과학자들은 주변 진동으로부터 동력을 추출하는 ‘에너지 소기(energy scavenging)’ 공정을 활용한 직물을 생산 중에 있습니다.
이른바 나노-발전기로 불리는 이 직물은 초소형 전도성 전선들이 엮어져서 만들어진 것입니다.
셔츠나 커튼, 덮개 제조에 사용될 수 있는 이 직물은 작은 움직임만으로도 전하(Electrical Charges)로 생산합니다. 전하는 전류 내를 흐르거나 서로 다른 절연체 2개를 서로 문지를 때 표면에 축적이 되는 전기의 양을 가리킵니다.
재료 과학을 연구하는 과학자 종 린 왕 씨는 이렇게 생산된 전하가 사용가능한 에너지의 형태로 전환될 수 있다고 말합니다.
왕 씨는 이 특정 작업은 바람이나 인간의 동작과 같은 저 주파 에너지를 이용할 수 있는 새로운 방법과 기술을 개발하기 위한 것이라고 밝혔습니다.
왕 씨와 연구팀은 세계적인 과학 학술지, ‘네이처’지에 실린 연구논문에서 자세히 설명된 마이크로파이버-나노선 (Microfiber-Nano Wires)체계를 구축했습니다. 마이크로파이버와 나노선은 일반 원사와는 비교할 수 없을 정도로 고도로 가늘고 섬세한 실을 지칭하는 것으로 초극세 섬유를 말합니다.
왕 씨는 심장 박동과 발자욱과 같은 아주 일상적인 움직임만으로 초극세 섬유가 문질러지면서 에너지가 생산될 수 있다고 말합니다.
왕 씨는 초극세 섬유 하나 하나가 소량의 에너지를 생성하는데, 이러한 섬유 수천억개를 보유하고 있다면서 이들을 모두 합하면 아주 거대한 양의 에너지가 생산될 수 있다고 말했습니다.
왕 씨는 이른바 ‘나노 발전기’는 섬유 평당 80밀리와트의 에너지를 생산할 수 있으며, 이는 엠피 쓰리 플레이어와 같은 소형 전자 제품에 공급할 만큼 충분한 전력이라고 말했습니다.
하지만 왕 씨는 마이크로파이버-나노선 체계를 원거리 지역의 군인들을 위한 통신 장비나 항공기 외부 압력 측정 기구 등에 전력을 공급하는 등 더 크고 광범위한 범위에 이를 활용할수 있기를 기대하고 있습니다.
예를들어 텐트가 있는데 바람이 분다면 그 텐트가 전기를 생산하고 그러면 소형 전자제품에 그 전기를 사용할 수 있는 것과 같은 또 다른 응용방식을 구상하고 있다고 왕 씨는 말했습니다.
하지만 왕 씨가 활용 범위를 확대하는 방법을 강구하기 이전에 그를 포함한 연구팀들에게는 극복해야할 더 큰 도전이 있습니다. 그 도전은 바로 나노 섬유를 세탁하는 방법을 찾는 것입니다. 예를 들어 산화 아연 처리된 셔츠의 경우는 물에 담갔을 때 반응이 좋지 않은 것으로 드러났기 때문입니다.
Scientists in the United States say they have developed fabrics that can generate electricity. Researchers say they have harvested enough electricity to power small electronic devices such as an mp3 player, and they say the work has potential military and aerospace applications. VOA's Jessica Berman has more.
Researchers at the Georgia Institute of Technology are making energy-scavenging cloth, which has the potential to convert low-frequency vibrations into electricity.
The so-called nano-generator fabric contains microscopic, conductive wires woven into the material.
The cloth, which can be used to make shirts, curtains and canvas, creates small electrical charges with the slightest movement. The charges can be harvested into useable energy, according to materials-scientist Zhong Lin Wang.
"This particular work is about how do we develop a new methodology, new technology, that can harness from wind blowing, your body movement, this kind of mechanical, low frequency energy," he said.
Wang and the research team built a microfiber-nanowire system that they describe in the journal Nature.
The system involves weaving nanowires grown from zinc oxide crystals, which are about one-thousandth of a hair width each, in an out of the fibers of the fabric. Wang says the nanostructure inside the cloth looks like the bristles of two baby bottle brushes.
He says electricity is generated when the wires rub together with even the most miniscule motion, potentially harvesting energy from such mundane disturbances as heartbeats and footsteps.
"Each wire generates a small [amount of] energy. We have millions of billions of this one [wires]. When they add up, they can be appreciably large," he noted.
Wang says the nanogenerator can put out 80 milliwatts per square meter of fabric, enough to power small electronic devices such as an mp3 player.
But he envisions bigger and broader applications for the microfiber-nanowire system, including powering communication devices for soldiers in remote areas and pressure sensing devices on the outside of aircraft.
"The other application can be, for example, if you have a tent and when the wind blows, and then the tent can generate electricity and then you could possibly power some of these small devices," he added.
In addition to figuring out how to scale up their effort, Wang and colleagues have another big challenge to iron out, how to launder nano fabrics. It turns out that zinc oxide shirts do not do well when exposed to water.