전기를 생산하는 새로운 방법

VTT 핀란드 기술연구센터(VTT Technical Research Centre of Finland)의 연구진은 전기 에너지(Electrical Energy)를 생산할 수 있는 새로운 기술을 선보였다. 이 기술은 주변에서 발생하는 기계적 진동으로부터 에너지를 수집한 후 이를 다시 전기에너지로 변환하고 있다.

예를 들어 이러한 에너지 수집장치는 무선 자가동력 센서(Wireless Self-powered Sensors)나 의학 임플란트(Medical Implant) 제품에 활용될 수 있다. 이와 같은 장치들은 시간이 지남에 따라 새로운 배터리로 교체해야 한다는 단점이 있다. 미래에는 에너지 수집장치가 웨어러블(Wearable) 전자장치와 같은 활용 분야에서 새로운 기회를 제공할 것으로 기대된다.

VTT의 연구진은 서로 다른 일함수(Work Functions)를 이용하는 두 개의 물체 사이에 자연적으로 발생하는 충전 현상(Charging Phenomenon)을 활용함으로써 성공적으로 전기를 생산할 수 있었다. 여기서 일함수는 고체에서 전자를 제거하기 위해 필요한 에너지의 양을 의미하며, 이는 잘 알려진 광전효과(Photoelectric Effect)를 결정한다.

서로 다른 일함수를 가진 두 개의 전도 물체가 서로 전기적으로 연결되어 있을 때 이들은 다른 전하를 축적한다. 이들 물질이 서로에 대해 움직이면 에너지가 생성되는데, 이는 다른 전하 사이에 발생하는 정전흡입력(Attractive Electrostatic Force) 때문이다. VTT의 실험에서는 이러한 기계적 움직임을 통해 에너지를 생산하였으며, 이들 물체들에 외부 회로를 연결함으로써 유용한 전기로 변환할 수 있었다. 이 새로운 에너지 변환 기술은 반도체를 이용하여서도 활용 가능하다.

센서와 관련한 많은 응용 분야 및 심장박동기와 같은 의학적 임플란트는 배터리를 이용하여 전기를 제공한다. 그리고 기계적인 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소형 에너지 수집장치와 관련한 연구의 대부분은 압전(Piezoelectric)이나 정전기(Electrostatic) 장치에 집중하고 있다. 그러나 VTT의 기술은 이러한 장치와는 다르게 통합된 배터리, 일렉트릿나 압전물질을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.

VTT는 새로운 전기생산 기술이 향후 3~6년 이내에 산업 규모로 적용할 수 있을 것이라 예측하고 있다. 에너지 수집 장치와 새로운 센서 관련 솔루션은 가까운 미래의 메가트렌드가 될 것으로 예상되고 있다. 에너지 수집장치는 장치 유지가 어렵거나 불가능한 다양한 분야에서 배터리 및 다른 에너지원을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 Scientific Reports 온라인 저널에 발표되었다.               

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 전기를 생산하는 새로운 방법