중앙대, 미세플라스틱 기반 나노 발전기 개발

[이데일리 신하영 기자] 중앙대 연구진이 미스플라스틱 기반의 나노발전기를 개발했다. 노화된 미스플라스틱이 심각한 환경문제를 일으키는 만큼 이를 해결할 방안을 연구를 통해 제시한 것.

왼쪽부터 차경환 석박사통합과정생, 연세대 홍진기 교수, 중앙대 이상민 교수(사진=중앙대)

중앙대는 기계공학부 이상민 교수 연구팀이 연세대 홍진기 교수팀과의 공동연구를 통해 이런 연구성과를 얻었다고 9일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단·환경부 등의 연구 지원을 받아 수행됐으며 연구결과는 국제 저명 학술지(Chemical Engineering Journal)에 게재됐다.

연구팀은 미세플라스틱을 활용해 전기에너지를 수확하는 정전 소자를 개발하는 데 성공했다. 5mm 미만의 작은 플라스틱 알갱이인 미세플라스틱을 친환경 에너지로 활용, 전기에너지를 수확하는 메커니즘을 구현한 것. 이른바 폐자원 에너지화(Waste-to-Energy)를 달성했다는 평가를 얻는다.

연구팀 관계자는 “재질에 따른 플라스틱 분류, 후처리, 노화에 의한 출력감소를 고려하지 않고, 아주 간단한 제조 방식과 구조를 통해 전기에너지를 수확할 수 있게 됐다”고 설명했다.

미세플라스틱은 그간 환경오염을 일으키는 주범 중 하나로 지목돼 왔다. 산업화 이후 플라스틱 사용량이 급증하면서 무수히 많은 경로를 통해 발생·배출되고 있어서다. 미세플라스틱은 해양·대기·토양의 오염을 가져오며, 인간의 건강에도 위험을 초래한다.

안전한 미세플라스틱 폐기와 처리에 관한 연구가 국내외에서 활발히 이뤄지고 있지만, 기존 미세플라스틱 처리 방식들은 불완전하다는 평을 들어 왔다. 연구팀이 개발한 기술은 다량의 미세플라스틱을 추가 처리 없이 에너지 개발원으로 사용하는 정전 소자(Triboelectric Nanogenerator) 시스템이다. 정전 소자는 마찰대전 효과와 정전기 유도 원리를 활용해 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 기술이다. 플라스틱의 고유 특성을 활용하며 단순한 발전 메커니즘과 제작 방법으로 높은 전력밀도의 에너지를 생산할 수 있기에 차세대 에너지 소자가 되기에 충분하다는 평가다.

특히 연구팀이 개발한 미세플라스틱 기반 정전 소자의 가장 큰 장점은 플라스틱 종류와 노화 시간에 상관없이 사용 가능하다는 점이다. 미세플라스틱 가운데 비중이 큰 PP, PS, PET 등을 비롯해 플라스틱 혼합물에도 적용 가능하다. 플라스틱 종류와 관계 없이 동일한 메커니즘으로 전기적 출력을 발생시킬 수 있다는 의미다.

연구팀은 실험 결과 9년 노화 플라스틱으로 15만 사이클을 구동해도 출력감소 없이 장기적 사용이 가능하다는 점을 확인했다. 이상민 교수는 “이번 연구성과는 미세플라스틱이 버려지면서 발생하는 여러 환경문제를 근본적으로 극복해 낼 수 있는 하나의 솔루션이 될 것”이라며 “급증하는 미세플라스틱 폐기량을 효과적으로 통제할 수 있다는 점에서 지속 가능한 발전을 위한 중요한 기술적 발견”이라고 말했다.