액체에서 새로운 전류 흐름 현상 원인 규명<연구재단>

<<사진있음>>서울대 김성재 교수 연구팀 "배터리·담수화 장치 전기효율 향상"

국내 연구진이 액체에서 전류 흐름 현상의 원인을 규명해 초고전력 나노막 전기화학장치를 개발할 수 있는 가능성을 열었다.

한국연구재단은 서울대 전기정보공학부 김성재 교수 연구팀이 전기정보·신소재·화공·기계 등 다학제간 협업연구를 통해 액체에서 새로운 전류 흐름 현상의 원인을 밝혀냈다고 15일 밝혔다.

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

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

이런 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 흐르면서 고체에 접촉할 시 액체와 고체가 닿는 계면에 나노미터 수준의 얇은 전기 이중층이 형성된다.

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

센티미터(㎝) 이상의 일반적 크기에서는 발생하는 전기 이중층의 두께가 매우얇아서 표면적으로는 대부분 액체로 흐르는 것처럼 보인다.

그동안 관련 분야 연구자들은 전기 이중층 내부를 통해 흐르는 전류의 세기에주목했지만, 그 전류량과 강도에 대한 실험적 증거를 찾지 못했다.

김 교수 연구팀은 이번에 나노유체역학 장치를 효율적으로 제작해 계면을 따라서 전기 이중층 내부로 흐르는 전류량이 액체 중심을 통과하는 전류량보다 지배적이란 사실을 실험적으로 증명함으로써 액체를 통한 전류의 새로운 통로를 밝혀냈다.

김 교수는 "전기가 잘 통하는 액체도 나노구조물 내에서는 반도체로 활용될 수있다는 사실을 이번 연구를 통해 입증했다"며 "전기를 생산하는 배터리나 소모하는담수화장치 등의 전기적 효율을 향상시킬 수 있는 기술로 활용될 수 있을 것"이라고말했다.

이번 연구 성과는 물리학 분야 권위지 '피지컬 리뷰 레터스' 3월 16일자 온라인판에 실렸다.

sw21@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>