Energy-숨은 에너지를 찾아라

꼭꼭 숨어도~에너지는 보인다~

  실제 생활에서 숨은 그림 찾기를 하듯 ‘숨은 에너지’를 찾는다면 어떨까? 주변환경의 운동에너지,  빛에너지 그리고 열에너지를 압전, 광발전, 열전 및 유도장치를 이용해 전기로 바꾸는 것을 에너지 수확(energy harvest)이라고 하며 전기 에너지로 바꾸는 기술을 ‘에너지 수확 기술’이라고 하는데 도로에 설치된 카메라가 태양전지로 작동하는 것이 한 예이다. 일상생활에서 넘치는 에너지원을 모아 특정한 장치를 이용해 전기를 얻는 것이기 때문에 에너지를 ‘수확’한다고 표현할 수 있는 것이다. 에너지 수확기술은 주변의 소음과 진동, 구부러짐과 같은 불연속적 힘을 전기로 변환해 모으는 친환경 기술이다. 주로 압전소자를 이용해 물리적 에너지를 전기로 바꾸는 원리를 이용하는데 최근 압전소자의 효율성이 크게 높아지고 무선충전기술까지 추가되면서 2012년 이후에는 휴대폰 등 소형 전자제품의 리튬 배터리 수요도 일부 대체할 것으로 보인다. 특히 우리 주변에 숨어있는 에너지는 각각 다양한 형태를 띠기 때문에 에너지를 얻는 ‘에너지 수확 기술’ 역시 여러 가지 모습으로 나타날 수 있다.

 

  대표적인 예로 2007년 미국의 MIT는 ‘군중발전소(Crowd Farm)’라는 에너지 수확 기술을 발표했는데, 이 기술은 전철역이나 백화점과 같이 많은 사람들이 지나가는 장소에 푹신한 바닥재를 깔아 놓고 그 속에 외부의 충격을 받으면 전기를 생산하는 전기전환장치를 설치해 전기를 얻는 방법을 이용한 것인데 이는

압전기의 원리에서 아이디어를 따온 것이다. 사람들이 푹신한 바닥을 밟을 때마다 에너지가 생산되는데, 매일매일 많은 사람들이 지나가는 공공장소에 설치를 하면 많은 에너지를 얻을 수도 있을 것이다.

(사진▶군중발전소)

 

 

  또 미국의 미시간 대학교에서는 무릎을 움직일 때마다 전기를 생산할 수 있는 장치를 개발했다. 무릎보호대와 같이 생긴 이 장치를 착용하고 걸으면 1시간 동안 걷는 것만으로도 핸드폰을 30분간 사용할 수 있을 만큼의 전기를 생산할 수 있다.

(사진▶무릎장착형에너지 수확장치)

 

 

 

 

 

  전파에너지를 수확하는 기술도 있다. 평소 우리는 잘 느끼지 못하지만 사실 공기 중에는 다양한 형태의 에너지가 존재하는데, 태양광뿐만 아니라 소리도 에너지로 전환할 수 있고, TV방송국에서 송출하는 전파를 이용해 1.5V용량의 건전지처럼 사용할 수 있는 기술도 개발되었다.

  에너지 수확기술에 대한 시장수요가 급증함에 따라 관련 국제표준을 장악하려는 산업계 움직임도 본격화되고 있다. 지그비 무선 솔루션을 개발하는 업체 모임인 지그비(ZigBee) 얼라이언스는 에너지 수확기술의 가능성에 주목하고 연말까지 지그비 센서네트워크와 연동하는 기술표준을 발표하기로 했다.

  지그비는 전력소모가 극히 낮아서 아직은 출력이 낮은 에너지 수확기술과 궁합이 잘 맞는다. 지그비 얼라이언스는 에너지 수확기술이 상용화됨에 따라 대규모 센서 네트워크 구축이 훨씬 쉬워지고 비용도 저렴해질 것으로 기대한다. 프랑스의 슈나이더일렉트릭은 이미 지난달 배터리가 없는 지그비 무선스위치를 세계최초로 선보였다. 이 스위치는 외부 전원이 없어도 작동하기 때문에 실내 장소 어디나 간편하게 설치할 수 있다. 또 배터리 교체와 같은 유지보수에 신경쓰지 않고 수십년간 사용이 가능하다. 슈나이더일렉트릭코리아(대표 에릭 리제)는 배터리 없는 지그비 무선스위치가 연말경 한국시장에 시판될 예정이며 지능형 빌딩의 친환경성을 높이는데 도움이 될 것이라고 밝혔다. 삼성전자, LG전자도 휴대폰을 비롯한 소형 전자제품에 에너지 수확기술의 적용 가능성을 검토하고 있다. 전문가들은 에너지 수확기술이 우선 적용될 분야로 배터리 장착이 곤란하거나 소비전력이 낮은 초소형 디바이스(RFID, USN센서, 웨어러블PC, 인체삽입형 의료기기 등)시장을 지목하고 있다.

  현재 실생활에 사용되는 예로써는 기상관측시스템관리, 리모컨, 무선키보드, 무선마우스와 같은 독립 전원이 필요한 장치, 파력 및 조력을 이용한 등대 또는 부표의 전원, 신발에 에너지 수확장치를 삽입한 사람의 위치 정보송신기등이며 특히  최근 압전소자의 효율성이 크게 높아지고 무선충전기술까지 추가되면서 2012년 이후에는 휴대폰 등 소형 전자제품의 리튬 배터리 수요도 일부 대체할 것으로 보인다.

  이처럼 ‘에너지 수확 기술’은 앞으로 끊임없는 연구를 계속한다면 그냥 놓쳐버릴 수 있는 다양한 에너지로 전기를 생산함으로써 미래 에너지 고갈문제의 좋은 대안이 될 수 있을 것다. 생각컨대 길가다 보이는 수많은 옥외간판과 광고물에 전선이 없어지는 날은 그리 멀지 않을 것이다.