[과학 이야기] 자연 운동 에너지화 기술 개발

일상생활에서 일어나는 다양한 운동을 에너지로 바꾸는 첨단 기술이 개발됐다고 사이언스 데일리가 보도했다.

자연의 움직임을 에너지로 전환하는 일은 풍력발전이 대표적인 사례이지만 최근에는 사람들의 걸음걸이에서 나오는 에너지를 전기로 바꿔 작은 전자기기들의 전원으로 사용하는 등의 새로운 움직임도 일고 있다.

그러나 이런 운동 에너지원이 무궁무진함에도 불구하고 실제로 전력화할 수 있는 비율은 극히 작았는데 미국 듀크대학 연구진은 이를 획기적으로 개선한 첨단장비를 개발했다고 응용물리학지 최신호에 발표했다.

자연의 움직임을 에너지화하는 기존 `선형(線形)' 장치는 사람의 걸음걸이처럼 움직임이 일정한 경우와 좁은 주파수대에서만 작용하는 단점을 갖고 있다.

연구진이 개발한 비(非)선형 장치는 이런 주파수대를 크게 넓힌 것으로 폭 1.3㎝ 길이 약 10㎝의 캔티레버의 끝에 주위의 자석과 상호작용하는 자석을 부착한 매우 단순한 것이다.

이 캔티레버의 밑부분은 압전물질로 이루어져 있어 압력을 받으면 전력을 방출하도록 돼 있는데 기술의 핵심은 캔티레버 끝의 자석 중 어느 한 쪽에 반대극의 이동가능한 자석을 부착하고 이동자석의 거리를 조정함으로써 주변 환경과의 상호작용 폭을 조절해 보다 넓은 주파수대의 전기를 생산하는 것이다.

연구진은 실험을 통해 비선형 장치가 같은 환경에서 더 많은 주파수대의 에너지를 포착한다는 사실이 입증됐다면서 장차 이것이 배터리와 경쟁할 수 있을 것이라고 말했다.

파도의 움직임을 이용해 부유장치 속에 들어있는 센서들에 동력을 공급하고 걷기 동작을 이용해 심박조절기 등에 전력을 공급하는 등 배터리가 필요하지만 접근이 어려운 곳이라면 어디서나 사용될 수 있다는 것이다.