한국의 엔지니어들이 발걸음, 바람, 비, 파도와 같은 외부 기계적 에너지원에 노출될 때 전기를 생성하고 저장하는 구조물을 만드는 데 콘크리트에 사용할 수 있는 시멘트 기반 복합재를 발명했습니다.
그들은 시멘트가 건축물을 에너지원으로 전환함으로써 전 세계 에너지의 40%를 소비하는 건축 환경의 문제를 해결할 수 있을 것이라고 믿습니다.
건물 이용자들은 감전될 걱정을 할 필요가 없습니다. 시험 결과, 시멘트 혼합물에 전도성 탄소 섬유를 1%만 첨가해도 구조적 성능을 저하시키지 않으면서 원하는 전기적 특성을 얻을 수 있으며, 발생하는 전류는 인체에 허용되는 최대 수준보다 훨씬 낮은 것으로 나타났습니다.
인천대학교, 경희대학교, 고려대학교의 기계 및 토목공학과 연구진은 탄소 섬유를 함유한 시멘트 기반 전도성 복합재(CBC)를 개발했는데, 이 소재는 마찰전기 나노발전기(TENG)의 일종인 기계적 에너지 수확 장치로도 활용될 수 있다.
연구팀은 개발된 소재를 사용하여 실험실 규모의 구조물과 CBC 기반 커패시터를 설계하고, 이를 통해 에너지 수확 및 저장 능력을 테스트했습니다.
인천대학교 토목환경공학과 이승정 교수는 “자체적으로 전기를 사용하고 생산하는, 에너지 순배출량 제로 구조물을 건설하는 데 사용할 수 있는 구조용 에너지 소재를 개발하고 싶었다”고 말했다.
그는 "시멘트는 필수적인 건축 자재이기 때문에 전도성 충전재와 함께 CBC-TENG 시스템의 핵심 전도성 요소로 사용하기로 결정했다"고 덧붙였다.
그들의 연구 결과는 이번 달에 나노 에너지(Nano Energy) 저널에 발표되었습니다.
에너지 저장 및 수확 외에도, 이 소재는 외부 전원 없이 콘크리트 구조물의 구조적 건전성을 모니터링하고 잔여 수명을 예측하는 자가 감지 시스템을 설계하는 데에도 사용될 수 있습니다.
"저희의 궁극적인 목표는 사람들의 삶을 더 나아지게 하면서 지구를 보호하기 위해 추가적인 에너지를 필요로 하지 않는 소재를 개발하는 것이었습니다. 이번 연구 결과를 통해 CBC가 탄소 중립 구조물을 위한 올인원 에너지 소재로서 적용 범위를 넓힐 수 있기를 기대합니다."라고 이승훈 교수는 말했다.
인천대학교는 이번 연구 결과를 발표하며 "더 밝고 푸른 내일을 향한 짜릿한 시작인 것 같다!"라고 재치 있게 표현했습니다.
글로벌 건설 리뷰
게시 시간: 2021년 12월 16일