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생활 속 버려지는 자기장으로 전기 만든다

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2015년 06월 16일 18:00 프린트하기

 
재료연 연구진이 개발한 자기장 발전 소자의 모습 - 재료연구소 제공
재료연구소가 개발한 자기장 발전 소자. - 재료연구소 제공
송전선이나 지하철, 고속철도, 공장의 기계 주변에 생기는 ‘자기장 노이즈’를 이용해 전기를 만들 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 버려지는 에너지로 발전을 할 수 있어 에너지 효율을 높이는 데 보탬이 될 전망이다.
 
류정호·최시영 재료연구소 분말세라믹연구본부 연구원팀은 미국 버지니아공대, 인하대 등과 공동으로 일상 생활 주변에 존재하는 미세한 자기장을 실생활에 활용할 수 있는 전기에너지로 변환 가능한 자기장 에너지 하베스팅 복합소재 및 발전 소자를 개발했다고 16일 밝혔다.
 
전기가 흐르는 주변에는 반드시 자기장이 생긴다. 높은 전류가 흐르는 송전선은 물론 각종 기계장치 주변에도 자기장이 발생한다. 이런 자기장을 발전에 이용하자는 아이디어는 과거에도 있었지만 커다란 코일로 주변을 감싸야 했기 때문에 현실성이 떨어졌다.
 
연구팀은 송전선이나 지하철, 고속철도, 공장 기계 등에서는 일정한 60Hz(헤르츠)의 주파수를 갖는 10G(가우스) 이하의 약한 자기장이 항상 존재한다는 사실에 주목하고, 이런 노이즈를 전기로 바꿀 수 있는 스마트복합소재를 개발했다.
 
이 소재는 압력을 받으면 전기가 생기는 초소형 압전소자와 자기장과 만나면 모양이 변하는 자기변형재료(자왜재료)를 섞어 만들었다. 연구팀은 이 소재를 이용해 소형 컴퓨터 시스템 제어에 필요한 센서 장치를 구동시키는 데 성공했다. 또 이렇게 얻은 전력을 모아 발광다이오드(LED)에 불을 켜는 실험에도 성공했다.
 
연구팀은 이 기술을 이용하면 송전선 주변을 24시간 밝힐 수 있는 조명장치, 전선 옆에 휴대전화를 두기만 해도 충전이 되는 무선 충전기술 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 걸로 보고 있다. 스마트 빌딩의 센서네트워크, 지하철이나 고속철도, 발전소 등의 구조 진단 네트워크의 배터리 교체도 필요 없어진다.
 
류정호 연구원은 “이번 연구는 버려지는 에너지를 활용하는 ‘에너지하베스팅’ 기술의 일종”이라며 “생활속 자기장 노이즈를 전기에너지로 변환시킨 최초의 연구라는 점에 의의가 있다“고 말했다.
 
이 기술은 에너지 분야 학술지 영국왕실화학회 발간 학술지 ‘에너지와 환경과학(Energy and Environmental Science)’ 표지논문으로 게재됐으며, 영국왕실화학회 회보인 ‘케이스트리월드(Chemistry World)’에 신기술로도 소개됐다.
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