주변 공기에서 전기를 만들어 낼 수 있다면 얼마나 편리할까요? 소설 같은 이야기를 현실로 만든 과학자들이 있습니다. 매사추세츠 대학교 애머스트 캠퍼스 연구진들입니다. 폭풍 구름의 전기적 현상에서 영감을 받아 신소재를 개발했습니다. 

어드밴스드 메테리얼(Advanced Materials)에 최근 발표된 논문은 새로운 공기 발전기 필름을 소개합니다. 약칭은 에어젠(Air-gen) 필름입니다. 100나노미터보다 작은 미세한 구멍을 이용해 전력을 생산합니다. 머리카락 굵기의 1000분의 1도 안되는 작은 크기입니다. 물질이 가지는 평균 자유 행로 특성이 핵심입니다. 평균 자유 행로란 단일 분자가 같은 물질의 다른 분자와 충돌하지 않고 이동할 수 있는 최대거리의 평균을 의미합니다.

공기 중을 떠다니는 물 분자의 평균 자유 행로는 약 100nm입니다. 습한 공기가 필름의 미세한 구멍을 통과할 때 물 분자는 상부와 하부에 직접 접촉합니다. 이때 전하 불균형, 즉 전기가 발생합니다. 폭풍 구름에서 번개가 발생할 때도 동일한 물리학이 작용합니다.

연구진이 제작한 필름은 번개보다는 약하지만 수백 밀리 볼트 에너지를 지속해서 공급할 수 있습니다. 습한 공기는 공간에서 3차원 방향으로 확산할 수 있습니다. 이론적으로 수천 개의 필름을 한 공간에 쌓아 올려 발전 시설을 구성하는 게 가능합니다. 설치 공간을 크게 늘리지 않으면서 전력을 끌어낼 수 있습니다. 연구진은 이런 방법으로 일상용품에 사용할 수준인 킬로와트 전력을 제공할 수 있기를 기대합니다.

개발자들은 공기 발전 기술이 다른 재생에너지의 대안으로 발전할 잠재력이 있다고 주장합니다. 더 효율적으로 공간을 사용할 수 있기 때문입니다. 또한 다양한 형태로 설계할 수 있으므로 태양광 발전소나 풍력 터빈처럼 눈에 띄지 않으면서 자연스럽게 주변 환경에 어울릴 수 있습니다.

논문 저자 준 야오 매사추세츠 대학교 애머스트 캠퍼스 전기 및 컴퓨터 공학 연구진은 "어디에서든 깨끗한 전기를 사용할 수 있는 미래를 상상해 봐라"라며 "공기발전은 이런 미래가 현실이 될 수 있다는 의미다"고 밝혔습니다. 

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Andrew Paul 기자 & 육지훈 기자