과학자들이 연꽃잎으로 발전기를 만들었다

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SCMP는 중국 과학자들이 식물의 증산 작용을 이용하여 전기를 생산하는 발전기를 개발했다고 보도했습니다. 구체적으로, 푸젠 농림대학교(중국) 연구팀장인 호 카이 쑤옹(Ho Khai Xuong) 교수팀은 연잎의 증산 작용을 기반으로 하는 발전기를 최근 발명했습니다. 이 제품은 기기에 전기를 공급하고 공장 가동을 지원하는 전력망을 구축할 수 있습니다.

연구팀은 9월 16일 Nature Water 저널 에 게재한 논문에서 "이 연구는 연꽃 잎의 증산작용을 이용한 수력 발전 효과를 탐구할 뿐만 아니라, 미래에 폭넓게 적용될 수 있는 녹색 에너지 기술에 대한 새로운 관점을 제공합니다."라고 밝혔습니다.

"잎의 자연 증산 작용은 막대한 수열 에너지를 보유하고 있음에도 불구하고, 그 활용이 활발히 이루어지지 않았습니다. 따라서 저희는 연잎 증산 작용(LTG)을 기반으로 한 발전기 시제품 개발에 앞장섰습니다."라고 연구팀은 밝혔습니다.

*발전기 구조는 연꽃잎의 증산작용을 기반으로 합니다. 사진 출처: Observer News*

이에 연구팀은 연꽃 잎의 증산 작용을 기반으로 하는 발전기를 개발했습니다. 이 발전기는 잎 표면 가까이에 티타늄 망사 전극을 음극으로, 뿌리에 삽입된 티타늄 바늘 전극을 양극으로 사용했습니다. 증산 작용이 일어나면 기공(식물 세포의 중요한 형태인 호흡 구멍)이 열리고 위쪽으로 작동하여 두 전극 사이에 전위차가 발생합니다.

"식물은 증산작용을 통해 주변 환경과 계속해서 물을 교환하기 때문에, 특히 날씨가 맑은 날에는 하루 종일 전기 생산 과정이 진행될 수 있습니다."라고 쉬옹 씨는 설명했습니다.

"저희는 전기 생산 능력을 검증하고 현장 전기 측정을 수행하기 위해 일련의 실험을 설계했습니다. 실험 결과는 신선한 잎의 증산 작용을 이용하여 전기를 생산하는 것이 완전히 가능하다는 것을 보여줍니다."라고 쑹 교수는 Observer News 와의 인터뷰에서 밝혔습니다.

치과에서 연꽃 생성기를 만들었습니다.jpg — *설명용 사진. 사진 출처: SCMP*

논문에 따르면, 증산작용은 물이 식물 뿌리에서 꼭대기까지 이동하여 잎이나 꽃을 통해 증발하는 과정을 말합니다. 연구진은 식물의 증산작용을 통해 전 세계적으로 생산되는 전력량을 연간 67.5TWh로 추산합니다. 이 기술은 널리 적용되고 상업적으로 실현 가능한 기술이 될 수 있습니다. 지속 가능하고 환경 친화적이며 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다.

기존 발전기와 비교했을 때, 식물 증산 작용에 기반한 발전기는 장비가 간단하고 대규모 수자원이 필요하지 않습니다. 쑤옹 교수는 이 발전기가 대규모 인프라 없이도 들판이나 농장과 같은 분산된 지역의 에너지원으로 사용될 수 있다고 말했습니다.

또한, 연구팀은 주변 온도, 증산율, 그리고 기공 개방이 출력 전력에 유리한 요인임을 발견했습니다. 이 중 증산율이 가장 큰 영향을 미치는 반면, 낮은 습도는 출력 전력을 감소시킵니다.

쉬옹 교수는 이 제품을 널리 적용하려면 연구팀은 단일 잎의 발전 효율을 높이고, 에너지 수집 및 저장 시스템을 최적화하고, 적용 사례를 확대하는 등 많은 과제를 극복해야 한다고 말했습니다.

그는 현재 잎 하나에서 생산되는 전기량은 매우 적다고 말했습니다. 연구에 따르면 여러 나무와 잎을 연결하면 대규모 분산 발전 네트워크를 형성할 수 있다고 합니다. 쑤옹 씨는 "미래에 이 기술은 에너지 인터넷, 스마트 그리드, 센서 등 다양한 분야에 폭넓게 적용될 잠재력을 가지고 있습니다."라고 말했습니다.

연잎의 증산작용을 이용하는 발전기는 아직 개발 초기 단계이지만, 쑤옹 교수 연구팀은 제품 홍보를 위한 새로운 방법을 지속적으로 모색하고 있습니다. 이 장치의 인기를 입증하기 위해 연구팀은 다양한 식물 종에 실험을 진행했고, 모든 식물 종에서 전기를 생산할 수 있는 능력을 확인했습니다.

호 카이 쑤옹 교수는 중국 푸젠성 C급 인재 명단에 오른 과학자입니다. 그는 전기화학 박막 생명공학 및 농업 센서 응용 분야 연구에 다년간의 경험을 보유하고 있습니다.

그는 지난 5년 동안 Science Advances, Nano Energy, Research, Biosensors & Bioelectronics, Chinese Science 등의 저널에 20편 이상의 과학 논문을 게재했으며, 인용 횟수는 약 500회, H-인덱스는 12입니다. 현재까지 그는 9건의 특허를 보유하고 있습니다.