에너지 하베스팅 혁명시대

태양 에너지,인체 운동 에너지 이용

다양한 방법의 전기 생산 기술

미래의 에너지 기술

김태봉 기자

작성 2020.05.08 00:13 수정 2020.05.12 17:17

재료공학 분야의 전문지 Advanced Material저널에 표지 논문으로 선정된 연구 분야로 Energy Harvesting기술이 해외에서는 큰 관심을 끌고 있다.

 

+마찰전기를 이용 배터리를 충전하는 기술

+물 한 방울로 전기를 만드는 기술

+대기중 수증기로 전기를 만드는 기술

+촉각을 전달하는 기술

+와이파이로 충전하는 기술

등 다양한 방법을 통해 에너지를 모으고 전기등으로 전환하는 기술.

 

Energy Harvesting

우리말로는 에너지 수확정도의 의미로 에너지 혹은 운동에너지등 외부 에너지를 모으고 저장하는 기술을 말한다. 즉 주변에 버려지는 에너지들을 모아서 전력으로 활용하는 기술을 의미하기도한다.

 

1954년 벨 연구소에서 태양전지 기술을 발표하면서 처음 제시된 의미이다.

우리나라에서는 2020.1 공개된 성균관대의 전성우 박사,방창현 교수, 한국 세라믹 기술연구원의 조성법 선임 연구원이 공동 발표한 연구에서 Energy Harvesting 가운데 마찰전기를 이용하는 것이 혁신적 기술이었다. 여기서 연구진은 계속해서 충전하고,배터리를 교체하는 것은 유지비용이나 시간을 너무 많이 소모해서 웨어러블 기술에는 부적합하다.“ 고 밝혔다.

 

사실상 현재 Energy Harvesting의 최대약점이 에너지를 많이 만들어내지 못한다는 점이다.그런데 이 연구진의 말에 따르면 현재 생산되는 대부분의 에너지들은 일정한 방향으로 흐른다.“, ”이는 인체에서 생성되는 에너지가 수평적인 방향 즉 X축에서 나오는 에너지뿐이다. 만일 여러 방향의 에너지를 수집시 효율은 크게 증가할 수 있다.(y 축방향등)“고 밝혔다.

 

그래서 고안해 낸 것이 머리카락 구조를 가진 특이한 구조체를 만든 것이다.마치 내장의 융털처럼 적은 면적을 최대 확장하는 개념이다.융털의 사이즈도 100정도로 머리카락 두께 수준이다.

 

-머리카락 형태 구조물의 특이성

특정물체의 마찰이 생기면 전자가 이동한다. 이때 특정 물체의 표면에 닿으면 표면의 눌린부분과 그렇지않은 부분의 높낮이가 형성되고 그 차이로 압력차가 발생하면서 전기가 발생한다.

라인 구조물과 머리카락 구조물의 충전량비교시 머리카락구조가 많은 충전량을 보인다. 전압은 라인 구조물이 높게 생성되자 충전은 머리카락 구조물이 훨씬 많은 양을 충전한다.즉 나노구조는 높은 충전 효율을 나타낸다.

 

아직 갈길은 멀지만 일상에서 버려지는 에너지를 모아서 전력으로 활용하는 기술은 비용이 들지않는 대기의 다양한 에너지를 저장 수확할 수 있는 기술의 발전에 따라서 미래의 안전한 에너지 확보를 기대할 수 있을것으로 본다.

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