‘스마트벽돌’, 배터리로 변신해 LED 등을 밝히다
2020.08.12
집이나 건물의 벽을 쌓는데 이용되는 일반 빨간벽돌을 전기를 저장하는 ‘슈퍼축전기’로 활용할 수 있는 방법이 개발돼 학계에 발표됐다.
미국 세인트루이스 워싱턴대학에 따르면 이 대학 화학 조교수 훌리오 다르시 박사가 이끄는 연구팀은 전기 장치가 필요로 할 때까지 에너지를 저장할 수 있는 ‘스마트 벽돌’을 만들 수 있는 기술을 개발해 과학 저널 ‘네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)를 통해 공개했다.
연구팀은 화학 처리를 통해 전기저장 장치로 바뀐 빨간벽돌에 녹색 LED 등을 연결해 불을 밝히는 방식으로 스마트벽돌 기술을 입증했다.
벽돌을 이용해 건물 실내온도를 일정하게 유지하거나 공기오염 물질을 제거하는 등 다목적 용도로 활용하는 방안이 개발돼 있기는 하나 벽돌을 전기저장 장치로 활용하는 기술은 이번이 처음이다.
빨간벽돌이 건축물 내에서 차지하는 공간이 많은 만큼 이를 전기저장 장치로 활용하는 것이 실용화하면 쓰임새가 커질 것으로 기대된다.
현재는 정전이 됐을 때 비상등을 켜는 용도로 활용하는 것이 가장 이상적인 방안으로 제시됐다.
연구팀은 벽돌 내부의 다공성 구조에 침투할 수 있는 나노섬유로 이뤄진 전도성 고분자인 ‘PEDOT’로 일반 빨간벽돌을 코팅하는 기술을 개발했다.
이 고분자 코팅이 벽돌 내에서 전기를 저장했다가 전달하는 이온 스펀지 역할을 하게된다.
벽돌의 붉은색은 산화철로 중합(고분자화) 반응을 촉발하는 필수적인 역할을 하는 것으로 발표됐다.
연구팀은 PEDOT 코팅 벽돌이 비상등의 전원으로서 이상적인 역할을 할 수 있다면서 스마트 벽돌을 태양광 패널에 연결해 현실화할 수 있다고 설명했다.
연구팀의 계산으로는 약 60개의 벽돌을 이용하면 비상등에 50분가량 전력을 공급할 수 있다.
또 이를 충전하는데 걸리는 시간은 13분이면 충분하고 1만번가량 재충전이 가능한 것으로 발표됐다.
연구팀은 스마트벽돌로 쌓은 벽은 상당한 양의 에너지를 저장할 수 있으며, 소형 전자장치 센서는 몇 개만으로도 전력을 공급받을 수 있다고 밝혔다.
다르시 박사는 “우리가 개발한 방법은 일반 벽돌이나 재활용 벽돌에 적용하거나 별도로 이에 적합한 벽돌로 제작할 수 있다”면서 “기술 시연에 사용된 벽돌은 인근 홈디포 매장에서 개당 65센트를 주고 구입한 것”이라고 설명했다.
연구팀은 PEDOT 코팅 벽돌이 저장할 수 있는 에너지 양을 10배로 늘리고, 비용을 절감하면서 신속하게 생산할 수 있는 방안을 추진 중이다.
궁극적으로는 레고 블록처럼 전선 없이 쌓을 수 있는 장치를 목표로 하고 있다.
