KAIST, ‘수천 년 난제’ 마찰전기 발생 원리 세계 최초 규명

KAIST는 김용현 물리학과 교수 연구팀이 여호기 한국표준과학연구원 박사와 공동연구를 통해 난제로 알려진 마찰전기 발생 원리를 처음으로 규명했다고 26일 밝혔다. 최근 주목받는 에너지 기술인 ‘마찰전기 나노 발전기’ 효율을 높이고 반도체 산업에서 마찰전기로 생기는 문제를 해결하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.

마찰전기는 2600년 전 인류가 처음 ‘전기’를 인식하게 된 계기로 알려져 있다. 실생활에서도 번개나 정전기 등 친숙한 자연현상이지만 지금까지 마찰전기의 발생을 정량적으로 설명하는 이론은 없었다.

연구팀은 마찰전기의 전하 이동 방향을 예측할 수 있는 ‘마찰전기 팩터’ 공식을 유도하고 이를 이용해 마찰 대전열에 대한 이론을 세계 최초로 구성했다. 마찰전기 팩터는 온도차로 유도되는 전압을 의미하는 ‘제벡 계수’와 미도, 비열, 열전도도 등 물질 특성으로 구성된다. 또 마찰전기로 발생시킬 수 있는 전압 차이의 크기를 예측하는 ‘마찰전기 파워’라는 물리량도 처음으로 제안했다.

연구자마다 다른 결과를 보고해 부정확하다는 인식으로 2015년 개정 교육과정 중학교 교과서에서 빠졌던 ‘마찰 대전열’이 이번 연구로 다시 교과서에 실릴 수 있는 계기가 마련됐다는 평가가 나온다. 연구결과는 미국물리학회 오픈액세스 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 리서치’에 5월 17일 게재됐다.


조승한 동아사이언스 기자 shinjsh@donga.com