문지르면 발전이 되는 종이가 있다! 없다?

 

미국의 대중 과학기술 잡지 뉴사이언티스트는 최근 기발하고 재미있는 기사를 실어 화제가 되었습니다. 미국 디즈니연구소의 연구진이 표면을 문지르거나 두드리면 전기를 생산할 수 있는 ‘종이 발전기’를 개발했다는 내용이었습니다. 이 종이 발전기는 가까운 미래에 전원을 공급받을 수 없는 곳에서도 전자책을 읽을 수 있게 하고, 스마트시계 등의 전원으로 사용될 수 있다고 합니다. 신에너지 생성 기술인 종이 발전기의 작동 원리와 장점, 활용기술에 대해 살펴보겠습니다.

지하철이나 버스 안에서 침이 바짝 바짝 마를 정도로 재미있는 소설을 읽거나, 중요한 문서를 보고 있는데 전자책의 배터리가 방전되어 버린다면 어떨까요? 그 낭패감은 이루 말로 다 표현할 수 없겠지요. 하지만 앞으로는 디즈니연구소에서 개발한 종이 발전기가 상용화 되면 이런 모습은 볼 수 없을 것입니다.

이 연구소의 개발자인 이반 푸피레브 연구원의 설명에 따르면 종이 발전기는 얇고 잘 휘어지는 종이 형태의 알루미늄 호일과 테플론이라는 소재로 만들어졌다고 합니다. 이렇게 만들어진 종이는 절연체 속에 영구적으로 전하를 띠는 일종의 영구자식인 일렉트릿 역할을 해 작은 전하이기는 하지만 몇 년 동안 에너지를 유지하게 됩니다. 이처럼 일렉트릿이 적용된 종이 발전기는 책이나 포스터, 외부 동력이 제공되지 않는 기타 인쇄물을 발전 기능이 있는 새로운 쌍방향 유형의 디바이스로 기능하게 해줍니다. 

종이 발전기 소개 영상

종이 발전기의 작동 원리는 다음과 같습니다. 음으로 대전된 테플론을 두 장의 금속 호일 사이에 넣고, 사용자가 종이 형태의 호일을 문지르거나 두드려 자극을 가하면 음으로 대전된 테플론에서 양으로 대전된 포일로 전류가 흘러 전자 회로가 생성됩니다. 즉, 종이를 서로 문지를 때 나타나는 정전하가 테플론 재질의 시트 위에 축적되면서 전극이 각각 다른 쪽으로 움직이며 작은 교류가 생성되고, 이렇게 생성된 교류가 각종 디바이스에 동력을 공급하는 것입니다. 

종이 발전기 실험 모습 (사진: Diseny)

이러한 원리로 만들어진 종이 발전기를 가지고 연구진은 다양한 실험을 시도했습니다. 먼저 어린이들이 자주 보는 그림책의 종이 버튼을 두드려 로켓 이미지 위에 형성된 LED 램프에 불을 밝히는 실험을 했습니다. 또 종이를 슥슥 문지르면 글자가 나타났다가 사라지는 애니메이션 효과와 효과음을 내는 실험도 성공적으로 마쳤습니다. 전도성 잉크를 갖춘 카트리지가 설치된 잉크젯 프린터를 이용해 종이 발전기를 인쇄하는 실험과 게임 도구로서도 활용 되는 것도 확인했습니다. 즉, 종이를 비비거나 두드리는 간단한 동작만으로도 종이에서 소량의 전기가 발생해 이런 실험이 가능해지는 것입니다. 

그러나 종이 발전기의 한계도 있습니다. 이 새로운 장치가 지닌 전하가 워낙 작아 많은 양의 전원을 만들어내기엔 아직 어려움이 많다고 합니다. 하지만 종이 발전기는 재료비가 매우 싸다는 장점이 있기 때문에 가까운 장래에는 초(超)저전력 기기에 사용될 수 있는 에너지원으로는 충분히 기능할 수 있을 것으로 예상됩니다. 또 이런 기능을 통해 방전 염려가 없는 배터리나 스마트시계 등을 만들 수도 있습니다.

종이 발전기 실험 모습 (사진: Diseny)

종이 발전기를 개발한 디즈니연구소 측은 얼마 전 스코틀랜드에서 개최된 한 심포지엄에서 ‘접촉, 문지름 및 밀기 등으로부터 에너지 수확하기’라는 제목의 논문을 발표해 참석자들의 주목을 받기도 했습니다. 이를 계기로 향후 더욱 다양한 분야에서 종이 발전기 기술을 상용화 시도가 이뤄질 것으로 보입니다. 앞으로 종이 발전기의 연구가 활발히 이뤄져 새로운 에너지 생성 기술이 하루 빨리 상용화되길 기대합니다.