티스토리 뷰

자동차를 타면 전기가 생긴다?

압전 발전 기술


 

▲ 사진 제공 http://www.pavegen.com

 


압전 에너지 기술, 혹은 압전 발전 기술에 대해 들어본 적 있으신가요? 압전체에 물리적 힘을 가해 전기 에너지를 생산하는 방법을 뜻하는 단어인데요. 이 기술을 활용하면 일상적 자극으로도 충분한 양의 전기를 발생시킬 수 있다고 하네요. 친환경적 발전임과 동시에 일상 속에서 발전이 가능하다는 점에서 최근 각광을 받고 있는 기술입니다.

 

블로그에서 압전 발전 기술에 관해 소개한 적이 있는데요. 압전의 원리와 페이브젠에 대해 좀 더 자세히 알고 싶은 분은 다음 링크를 참고하시면 됩니다!




걷기만 해도 에너지가 만들어진다?

바로가기 : http://blog.kepco.co.kr/93



 

마치 기적처럼 느껴지는 압전 기술에도 단점이 존재한답니다. 바로 상용화가 어렵다는 점인데요. 압전 기술의 발전효율과 내구성 때문이라는군요.

 

압전 소자에서 발생하는 전기는 매우 소량이기 때문에 전기 발전용으로 활용하기에는 한계가 존재했답니다. 더불어 외력을 가해야 하는 압전소자의 특성상, 많은 전기를 생산하려면 강한 압력을 주어야 했는데요. 내구성 문제로 인해 대량의 전기를 생산하기에는 한계가 있었습니다. 계단 등 사람들이 자주 오가는 곳에 압전체를 설치한 경우에도 생산되는 전력량이 충분치 않았다고 해요. 휴대폰 충전 혹은 계단의 미니 램프를 밝히는 정도로만 이용할 수 있는 양의 전기만 만들 수 있었다는군요.

 



압전 기술의 이러한 문제점을 해결하고 활용 분야를 넓혀줄 기술이 국내에서 개발되었다고 합니다. 도로에서 활용할 수 있는 고 내구성의 압전 발전장치가 주인공인데요. 오늘은 이 기술에 대해 소개해드리고자 합니다.

 




기술 소개에 앞서 먼저 설명해드릴 개념이 하나 있습니다. 바로 에너지 하베스팅(Energy harvesting)인데요






우리가 전화 통화를 할 때 나오는 전파 중 오직 3퍼센트만 활용되고 나머지 97퍼센트는 공중에 그냥 방출된다는 사실, 알고 계셨나요? 에너지 하베스팅 기술은 이렇게 버려지는 에너지를 수확해 전기에너지로 재사용을 가능하게 해주는 기술입니다태양광진동바람 등과 같이 자연적인 에너지원으로부터 발생하는 에너지를 모아서 전기에너지로 바꾸어 사용할 수 있도록 하는 기술을 뜻하기도 하지요. 태양광 발전 기술 역시 에너지 하베스팅의 한 종류라고 할 수 있어요.


 

도로 위를 달리는 차량 역시 상당량의 에너지를 내뿜습니다. 차가 지나가면 느껴지는 도로 위의 진동, 아스팔트가 뜨거워지는 현상 등이 바로 차가 달리며 방출하는 에너지 때문입니다. 이렇게 버려지는 에너지를 차량의 압력을 버텨낼 수 있는 고 내구성 압전 발전 장치로 수집해 전기에너지로 바꾸는 거지요!




▲ 압전 발전장치를 도로 아래에 설치한 뒤 시험하고 있는 모습 (KIST 제공)

 


이는 한국과학기술연구원(KIST)의 전자재료연구단 강종윤 박사가 이끄는 팀의 성과인데요. 강종윤 박사의 팀이 개발한 고 내구성 압전 발전 장치는 고분자량 화합물인 폴리머로 제작되었답니다. 그 덕에 지나가는 차량의 하중을 감당하며 고출력의 전기를 생산할 수 있다고 하네요.



▲ 연구의 공동교신저자인 KIST 김종윤 단장(왼쪽)과 김상태 박사 (KIST 제공)


 

앞서 말씀드렸던 압전 소재의 한계점을 극복하기 위해 그동안은 주로 을 사용했는데요. 납은 환경을 오염시키고 및 건강을 해치는 물질로 판명되어 사용이 제한되었습니다강 박사팀에서 개발한 압전 발전장치는 납이 포함되어 있지 않은 유연 압전 폴리머 소재인 이소불화비닐(PVDF)를 사용했답니다. PVDF는 친환경 소재인 동시에 대용량 전기 발전이 가능한 소재이지요.


▲ KIST 연구진이 개발한 압전 발전장치 (KIST 제공)

 



새롭게 개발된 압전 발전 장치는 최대 602.2mW의 전력을 생산할 수 있었습니다. 이는 기존 납 계열 세라믹 기반의 해외 도로용 압전 발전장치보다 5.3 배 높은 수치입니다. 연구팀은 발전 장치를 중부내륙고속도로 여주 시험도로에서 적용해봤는데요. 실제 도로 환경 속에서도 성공적으로 테스트를 마쳤습니다. 수많은 압력이 가해지는 실제 도로에서도 충분한 전기를 생산해 내는 우수한 내구성을 입증한 거지요.

 



 

이와 같이 압전 발전 장치를 이용해 발전을 시도한 사례는 해외에도 다수 존재합니다. 일본에는 JR선 지하철 개찰구 바닥에 압전 블록을 설치하여 하루에 6000 W/s의 전력을 생산하고 있다고 합니다. 또한 영국의 한 페이브젠 기업에서는 브라질 리우데자네이루의 빈민가에 압전 기술을 활용해 불을 밝히는 축구장을 개설했습니다. 아이들의 운동에너지로 축구장을 밝히는 것인데요. 운동장 바닥에 설치된 200개의 압전 타일이 축구장 주변에 설치된 태양 에너지 패널과 함께 에너지를 모으는 원리입니다. 이렇게 낮 동안 모은 전력으로 야간에 축구장의 불을 밝힌다네요


이처럼 전 세계에서 미래 에너지원으로 압전 발전 기술을 주목하고 있답니다!






연구의 주역인 강종윤 단장은 이번 기술의 개발로 도로뿐 아니라 다양한 환경에서 핵심적인 발전 기능을 수행할 수 있으리라 기대한다라고 소감을 밝혔습니다. 그 말처럼 청정에너지로 일상을 환하게 밝힐 수 있는 미래가 어서 다가왔으면 좋겠습니다.



 

댓글쓰기 폼
  • 전기맨 2018.05.14 09:31
    이런 기술이 상용화가 되면 전력대란도 없겠죠? 전력사용량이 점점 늘어나는 추세에 빠른 상용화가 필요할 듯 합니다.
  • 단위수정 2018.08.10 09:20
    한전에서 올라온 글인데 단위를 보고 놀랐네요...602MW ;;; 30cm x 30cm 크기에서;;; 글을 쓰실 때 단위혼선 없게 잘 써주세요;; 602mW 와 MW 차이는 큽니다. 특히 발전관련 글이면 오해할 소지가 너무 많아요!!
  • 전쟁 2018.11.26 22:43
    602.2MW 가 맞는거죠..?

한국전력 블로그 굿모닝 KEPCO!