연구
< (왼쪽부터) 기계공학과 경기욱 교수, 마지형 박사과정 >
우리 대학 기계공학과 경기욱 교수 연구팀이 발걸음에서 얻어지는 충격 에너지를 전기 에너지로 변환해 태양광 패널의 먼지를 제거하는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.
탄소 중립 실현을 위해 태양광 발전의 중요성이 커지고 있다. 태양광 패널은 표면의 먼지로 효율이 점점 낮아지는 문제가 있기 때문에 주기적인 세척이 필요하다. 하지만 손이 닿지 않거나 도심에 분산되어있는 태양광 패널을 일일이 청소하는 것은 어려운 실정이다. 연구팀은 문제 해결을 위해, 마찰전기 발전기(triboelectric nanogenerator)와 전기력 기반 먼지 제거 방식(elelctrodynamic dust shield)을 사용하여 보행자의 걸음에서 생기는 충격만으로 태양광 패널을 청소하는 방법을 개발했다.
< 그림 1. 발걸음을 사용한 태양광 패널 먼지 제거 방법 모식도 (a. 개발한 마찰전기 발전기의 구조, b. 개발한 마찰전기 발전기의 작동원리 c. 발걸음을 이용한 태양광패널의 먼지제거) >
먼지 제거 태양광 패널은 표면에 깍지 형태의 전극이 배치된 구조로, 교류 고전압을 가했을 시 진동하는 강한 전기력으로 먼지를 털어낸다. 강한 전기장을 만들어야 하는 특성상, 작동에 수 kV의 교류 고전압이 필요하다. 마찰전기 발전기는 친환경 에너지 하베스터 중 하나로, 두 물체를 마찰시켜 생기는 정전기를 이용해 고전압 출력이 나오는 특징이 있다. 하지만 마찰전기 발전기 작동 원리상 마찰이 필수적이기 때문에 발걸음과 같은 충격에 대해서 에너지 전환 효율이 낮으며, 오래 지속되는 고압의 전류 얻을 수 없다는 단점이 있다. 연구팀은 외팔보 구조와 전하 충전구조를 적용해 충격을 가했을 때 에너지의 손실 없이 진동하며 교류 고전압을 장시간(약 10초/회) 동안 발생시키는 마찰전기 발전기를 개발하였다. 개발된 마찰전기 발전기는 약 50.8%의 높은 에너지변환 효율을 보여주었으며, 최대 전압 2.6kVpp (약 17Hz)로 먼지 제거 패널을 충분히 작동시킬 수준의 높은 출력을 발생시킬 수 있음을 확인하였다. 연구팀은 12번의 발걸음을 걷는 동안 태양광 패널의 표면 먼지의 약 79.2%를 제거하였으며, 이 결과 태양광 패널의 출력이 증가함도 확인했다.
< 그림2. 먼지 제거 태양광 패널의 원리와 실제 먼지 제거 전/후의 먼지 제거 패널 >
연구팀이 개발한 마찰전기 발전기를 이용한 태양광 패널 먼지 제거 방법은 사람들이 태양광 패널 주변을 걸어 다니는 것만으로도 세척이 힘든 도심 속 태양광 패널을 청소하는 친환경적인 방법이 될 수 있다.
이번 연구는 정부의 재원으로 한국 연구재단과 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행된 연구이며 우수 국제학술지인 나노 에너지 (Nano Energy)에 2022년 9월 22일 온라인 게재되었다. (논문명 : Highly efficient long-lasting triboelectric nanogenerator upon impact and its application to daily-life self-cleaning solar panel, 제1 저자 박사과정 마지형) 본 연구는 우리 대학 기계공학과 졸업생인 한국기술교육대학의 박진형 교수팀과 공동으로 수행됐다.
연구 내용 영상 : https://www.youtube.com/watch?v=wvaltw15iVI
-
연구 “왜 구리만 될까?”… KAIST, 탄소를 연료로 바꾸는 촉매의 핵심 한계 밝혀
이산화탄소(CO₂)를 전기로 연료와 플라스틱 원료로 바꾸는 기술이 탄소중립 시대 핵심 기술로 주목받고 있다. 특히 에틸렌과 에탄올은 플라스틱, 연료, 화학제품 생산에 널리 쓰이는 고부가가치 물질이지만, 지금까지 이를 효율적으로 만들어내는 금속은 사실상 구리(Cu)뿐이었다. 한국 연구진이 이번 연구를 통해 그 원리를 설명해 온 기존 촉매 이론의 한계를 밝혀냈다. 우리 대학은 신소재공학과 오지훈 교수 연구팀이 고려대학교(총장 김동원) 화학과 스테판 링에(Stephan Ringe) 교수 연구팀과 공동연구를 통해, 전기화학적 CO₂환원 반응(CO₂reduction reaction, 전기를 이용해 이산화탄소를 다른 화학물질로 바꾸는 반응)의 새로운 작동 원리를 규명했다고 21일 밝혔다. 연구팀은 금(Au)·은(Ag)·팔라듐(Pd)을 섞은 합금 촉매(alloy catalyst, 여러 금속을 혼합해 만든 촉매)를 제작하고, 이 촉매가 CO₂를 어떤 물질로 바꾸
2026-05-21 -
행사 KAIST-한전KDN, AI 기반 캠퍼스 에너지 플랫폼 구축 MOU 체결…글로벌 진출 추진
우리 대학은 한전KDN(대표이사 박상형)과 인공지능(AI)과 에너지 분야를 융합한 ‘AI+X’ 전략 기반 캠퍼스 마이크로그리드(Micro Grid, 소규모 독립형 전력망) 구축을 위한 업무협약(MOU)을 8일 체결했다고 밝혔다. 한전KDN(KEPCO Knowledge, Data & Network Co., Ltd.)은 전력 시스템에 정보통신기술(ICT)을 접목한 에너지 플랫폼을 개발·운영하는 한국전력공사 계열 공기업이다. 이번 협약은 AI 기반 전력 운영 기술을 활용해 캠퍼스 단위의 탄소중립(Net-Zero) 플랫폼을 구축하고, 이를 실증하기 위한 에너지 테스트베드를 조성하기 위해 추진됐다. 이를 통해 차세대 에너지 기술 고도화와 글로벌 비즈니스 모델 창출을 도모할 계획이다. 양 기관은 KAIST 캠퍼스를 중심으로 실제 전력 생산·소비 데이터를 활용한 AI 기반 에너지 관리 시스템(Energy Management System
2026-04-08 -
연구 “지구 안전선 이미 넘었다”...탄소 배출 한계 두 배 초과
지구는 무한하지 않다. 일정 수준을 넘는 오염은 기후와 생태계를 위협한다. 과학자들은 이를 막기 위해 ‘플래니터리 바운더리(Planetary Boundaries)’라는 지구 안전선을 제시해 왔다. 우리 대학 연구진이 기후변화와 질소 오염을 같은 기준으로 다시 계산한 결과, 현재 탄소 배출은 지구가 감당할 수 있는 한계를 두 배 이상 넘은 상태로 나타났다. 우리 대학은 녹색성장지속가능대학원 전해원 교수가 미국 에너지부 산하 태평양북서부국립연구소(PNNL)의 폴 울프람(Paul Wolfram) 박사팀과 공동 연구를 통해, 이산화탄소 배출 한계를 기존의 ‘탄소 총량(저량, stock)’ 기준에서 질소·인 오염과 같은 ‘연간 배출량(유량, flow)’ 기준으로 재산정했다고 6일 밝혔다. 그동안 기후변화는 대기 중에 얼마나 CO₂가 쌓였는지(저량)를 기준으로 평가해 왔다. 반면 질소·인 오염은 1
2026-03-06 -
인물 조은애 교수, 한국여성단체협의회 ‘여성1호상’ 수상
우리 대학 신소재공학과 조은애 교수가 한국여성단체협의회가 주관한 ‘올해의 여성1호상’을 수상했다. 시상식은 11월 18일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 제60회 전국여성대회에서 진행됐다. 조은애 교수는 탄소중립 실현과 수소경제 분야에서 선도적인 연구성과를 창출하며 미래 에너지 기술 발전에 기여한 공로를 인정받아 수상자로 선정됐다. 한국여성단체협의회는 54개 회원단체, 17개 시·도 여성단체협의회 전국 500만 회원으로 구성된 국내 첫 여성단체 연대 기구로, 매년 여성의 권익 신장과 사회 발전에 기여한 인물을 선정해 시상해왔다. 한편, 이날 행사에서는 조선일보 최초 여성 편집국장인 강경희 편집국장이 ‘올해의 여성상’을, 54년간 의료봉사를 이어온 이향애 성북구의사회 회장이 용신봉사상을 각각 수상했다. 올해 광복 80주년을 맞아 새로 제정된 ‘6080특별상’은 하와이 이민 1세대로서 독립운동을 위해 꾸
2025-11-19 -
인물 생명화학공학과 최민기 교수, ‘11월 과학기술인상’ 수상
우리 대학 생명화학공학과 최민기 교수가 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 공동 주관하는 ‘이달의 과학기술인상’을 수상한다. 이번 시상은 ‘평화와 발전을 위한 세계과학의 날(11월 10일)’을 기념해 진행된다. 이달의 과학기술인상은 최근 3년간 독창적인 연구 성과를 창출해 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1,000만원을 수여하는 상이다. 최민기 교수는 친환경 암모니아 합성을 위한 고성능 촉매를 개발해 탄소중립과 수소 경제 전환을 위한 핵심 기술을 마련한 공로를 인정받았다. 암모니아는 비료와 의약품 등 필수 산업 원료일 뿐 아니라 액화가 쉽고 수소 저장 밀도가 높아 재생에너지 기반 수소를 저장·운송할 수 있는 차세대 에너지 매개체로 주목받고 있다. 그러나 현재 상용화된 ‘하버-보슈 공정’은 500℃ 이상, 100기압 이상의 고온·고압이 필요해
2025-11-05