삼투·나노유체 및 파이로전기 기반 열-전기 변환 발전

Thermoelectric Power Generation via Osmosis, Nanofluidics, and Pyroelectric Harvesting

연구 내용

염도 차와 온도 구배를 이용해 삼투·나노유체 시스템에서 전력을 생성하고, 파이로전기 소자를 고출력화하는 연구

남영석 연구실은 열-전기 변환을 위해 삼투 압력 구배와 나노유체 유동 특성을 결합하는 발전 메커니즘을 탐구합니다. 염도 차 기반 압력지연 삼투(pressure-retarded osmosis)에서 온도 변화가 전력 생성에 미치는 영향을 해석하고, 염수의 농도 구배를 전기 에너지로 변환하는 재료·막 조건을 설계합니다. 또한 그래핀 옥사이드 기반 나노플루이딕 시스템으로 염도 차 구동의 전력 생성 성능을 평가하며, 표면 구조와 젖음 특성을 활용해 파이로전기 발전을 고출력으로 구현하는 방향으로 연구를 수행합니다.

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연구 흐름

2023년에는 염도 차로부터 열적 구배를 결합한 삼투발전 메커니즘을 다루며, 전력 생성 효율을 좌우하는 시스템 변수에 대한 근거를 축적했습니다. 2024년에는 그래핀 옥사이드 기반 나노플루이딕 구조로 염도 차 구동 전력 생성 연구를 확장하여, 나노 스케일 수송과 전기 변환의 연계를 강화했습니다. 같은 시기 유리체·세라믹 기반 파이로전기 소자에서 액적 충돌을 활용한 고출력 발전 전략을 제시하며, 온도 변동 환경에서의 에너지 하베스팅 가능성을 확인했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

삼투-열 하이브리드 발전
해수 담수화 연계 전력
폐열 기반 소형 전원
염도차 구동 발전 모듈
나노유체 막 모듈
그래핀 옥사이드 기반 전력 생성
온도 구배 센서 전원
파이로전기 에너지 하베스팅
자율 센서 전원 공급
해양 열-전기 변환 시스템