테크노트 KAIST “수천년간 해결 안 된 난제 '마찰전기 발생 원리' 규명”

"실생활이나 산업 현장서 정전기 제어에 널리 이용 가능" 한국과학기술원(KAIST)은 물리학과 김용현 교수 연구팀이 수천 년 동안 해결되지 않은 난제 가운데 하나인 마찰전기 발생 원리를 규명했다고 26일 밝혔다. 연구팀은 두 물질을 마찰시킬 때 경계면에서 발생하는 열에 의해 전하가 이동할 수 있다는 아이디어를 바탕으로 마찰전기의 작동원리를 찾아냈다. 마찰전기와 관련한 가장 대표적인 두 가지 현상이 마찰열과 전기적 성질을 띠는 대전현상인데, 연구팀은 마찰전기를 '마찰열에 따른 대전현상'으로 설명하기 위해 미시적 열전효과(열과 전기의 상관 현상)에 주목했다. 계면 마찰열로 물질 내 온도분포에 변화가 생기면 전자의 재분배 때문에 계면에 전압 차이가 발생한다. 이러한 계면 전압을 보상하기 위해 전하가 움직이면서 발생하는 대전현상 때문에 마찰전기가 나타난다는 것이다. 연구팀은 마찰전기의 전하 이동 방향을 예측할 수 있는 '마찰전기 팩터'(triboelectric factor) 공식을 유도했고, 이를 이용해 세계 최초의 이론 마찰 대전열을 구성했다고 설명했다. 대전열은 종류가 다른 두 물질이 마찰·압력으로 접촉할 때 양의 전하로 대전되기 쉬운 물질 순서로 나열한 것이다

• 김진희 기자
• 2022-05-27 10:02