버려지는 진동에너지 수확해 다시 쓴다

송현철 KIST 박사의 연구팀은 주변환경의 진동에 스스로 공진을 맞춰 에너지를 생산하는 에너지 하베스터를 개발했다.

[아시아경제 황준호 기자] 자동차, 기차, 산업 현장 등에서 발생하는 각종 진동을 에너지로 수확해 전기에너지로 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 특히 다양한 진동수와 진동 에너지를 흡수할 수 있어 무선 사물인터넷, 웨어러블 등의 새로운 독립전원으로 활용할 수 있을 것으로 예상된다.

송현철 한국과학기술연구원 전자재료연구단 박사의 연구팀은 설치 환경에 따라 스스로 고유진동수를 조절해 공진을 맞추는 자동 공진 조절 에너지 하베스터를 개발했다고 1일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지인 나노 에너지에 최근 실렸다.

어떤 진동이든 맞춰, 에너지 수확하는 기술

연구팀은 별도의 전기장치 없이, 스스로 고유 진동수를 조절해 주변 진동수와 맞춰 공진을 일으키는 에너지 하베스터를 개발했다. 이 장치 내부에는 자율적으로 움직이는 추가 장착돼, 주변의 진동을 감지하면 추가 스스로 위치를 이동해 주변과 같은 진동수를 갖게 되고, 공진을 일으킨다. 연구팀은 기존의 하나의 고유진동수를 가지는 에너지 하베스터보다 주파수 대역을 1400% 이상 높일 수 있다고 밝혔다.

에너지 하베스터는 진동이나 열과 같이, 우리 주변에서 버려지는 에너지를 수확해, 사용할 수 있는 전기에너지로 바꿔주는 장치다. 기존 개발된 장치들은 고유진동수가 정해져 있어 발전 효율이 떨어지거나, 고유 진동수를 맞추기 위한 추가적인 모터 등의 설비가 필요해 상용화 한만한 발전 효율을 확보하지 못했다.

사물인터넷, 웨어러블 등의 독립전원으로 활용 가능

송현철 박사는 "간단한 구조를 가지면서도 추가적인 에너지 소모 없이, 스스로 고유진동수를 맞출 수 있는 기술을 구현했다는 것이 큰 의미"라며 "에너지 하베스터를 우리 실생활에 적용하는 시기를 크게 앞당겨 줄 것으로 예상된다"고 밝혔다.

그는 이어 "향후 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나인 사물인터넷을 비롯하여, 무선 센서 네트워크나 웨어러블 전자기기의 자율독립전원으로써 자가 튜닝 에너지 하베스터가 핵심적 역할을 수행할 수 있을 것으로 보인다"고 전망했다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr