그야말로 하룻밤 사이에 곳곳에 벚꽃이 만개하면서 우리들
마음을 설레게 한다. 그럼에도 불구하고 이틀 건너 뿌연 미세먼지가 가득한 나날이 이어지면서 심난한 마음도 커진다. 대기질 개선에 대한 범국가적인
차원의 대책 요구가 높아진 가운데, 화학 발전이 미세먼지의 원인 중 하나로 지목되면서 에너지 사용을 줄여야 한다는 자성의 목소리도 늘고 있다.
하지만 스마트폰은 기본, 노트북이나 태클릿PC, 스마트 시계 등등 한 사람이 지니고 다니는 경우가 많다 보니 전기 에너지 사용량을 줄이기가 쉽지
않은 상황. 이와 관련해 최근 에너지 절약 대신 에너지를 자체적으로 생산해서 쓸 수 있는 ‘웨어러블 충전(발전)’ 기술이 관심을 끌고 있다.
4월 5일 식목일을 맞아 나무 한 그루를 심을 수 있는 상황은 아니라면 나무를 한 그루라도 더 보호하기 위해서라도 친환경 웨어러블 발전 기술에
대해 관심을 가져보는 건 어떨까.
(*이미지 제공: shutterstock.com)
모바일 기기의 대중화로 개인들이 필요로 하는 휴대용 전원의 수요가 늘면서 이동 중에도 태양광을 이용해
전기를 생산할 수 있는 특허출원이 증가하고 있다. 특허청의 자료에 따르면, 최근 5년간 소형 태양광
발전기의 특허출원은 총 97건이었는데 이 수치는 4년만에 3배 이상 급증한 것이다.
휴대용 소형 태양광 발전기는 웨어러블 기기나 사물인터넷(IoT) 센서에도 전원 공급이 가능해 적용
분야는 점차 늘어날 전망이다. 현재 캠핑용품과 모바일 기기 충전기의 출원이 57%에 달한 반면
웨어러블 기기의 특허출원은 8%에 불과했지만 점차 웨어러블 발전기의 특허가 증가할 것으로 특허청은
내다보고 있다.
넌 쓰니? 난 만들어! 전기에너지 생산하는 의류
최근 들고 다니는 태양열 충전기부터 옷이나 운동화 등에 부착시켜서 에너지를 생산할 수 있는 웨어러블
발전기들이 속속 개발되고 있다. 국내에서는 태양광과 열전 소자를 융합한 웨어러블 열전 발전기가
개발되어 언론에 소개되기도 했다. 태양전지 없이 태양 빛을 흡수해 뜨거워진 부분과 나머지 부분의
온도차를 이용해 발전한다는 이론이다. 이 기술은 기존 태양전지보다 훨씬 얇고 가벼워 사람이 입는
의복에도 적용할 수 있어 입고 다니기만 해도 전기를 생산할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
(*이미지 출처: 경향신문 백승목 기자, News.khan.co.kr)
섬유와 같이 유연한 전자기판 가운데에 빛을 흡수할 수 있도록 비스무스 텔루라이트(Bi₂Te₃)라는
물질을 잉크 형태로 만들어 여러 겹 인쇄하면 발전소자는 빛이 닿는 곳과 그렇지 않은 곳의 온도 차가
최대 섭씨 20.9도까지 커져 햇볕을 쬐기만 하면 전기를 생산할 수 있다는 것이다. 이렇게 만든
웨어러블 태양광-열전 발전기는 햇빛을 쬐어주는 것만으로 55.15mV(밀리볼트)의 전압과
4.44μW(마이크로와트)의 출력 전력을 나타냈다고 한다.
이 유리섬유로 만든 옷을 입으면 체온에 의해 옷감 안쪽과 바깥쪽에 온도 차가 생기는데 열전소자는 이
온도 차를 이용해 전기를 만든다. 상의 전체에 해당하는 면적(50cm x100cm) 정도만으로
스마트폰 통화에 충분한 전력을 생산할 수 있고 이 장치를 이용해 충전 없이 반영구적으로 사용할 수
있는 손목시계형 스마트 기기도 출시될 계획이다.
이 외에도 옷을 입고 움직일 때 생기는 마찰력을 전기로 바꾸는 기술도 개발됐는데, 기존 연구에 비해
전력을 20배나 많이 생산할 수 있다고 한다. 중국과학원과 미국 버팔로대학 연구진은 신체 움직임을
감지해 전기를 생산해내는 웨어러블 기기를 개발했다. 마찰전기 나노발전기라 불리는 금속 탭을 사람 몸에
연결하면 이 금속 탭이 손가락을 구부리는 등의 간단한 행동에서도 전기를 생산해낸다. 연구진은 이
장치가 최대 124볼트(V), 최대 10마이크로암페어를 생성해낼 수 있다고 설명했다. 이 전기는
48개의 LED 전구를 동시에 켤 수 있는 용량이다.
▲ 자가발전형 웨어러블 가스센서의 사진과 구조 및 특성. (*이미지 출처: 울산매일 김기곤 기자,
Iusm.co.kr)
에너지에 대한 새로운 접근이 필요한 시점
우리는 매년 여름이면 에어컨 등의 과도한 사용으로 전력 부족에 시달린다. 국가적인 전력 부족도
문제지만 개인들의 전력도 사실 그리 녹록한 상황은 아니다. 개인 휴대용 배터리를 주렁주렁 매달고
다녀야 할지도 모른다. 이런 상황에 에너지를 줄여 쓰는 것이 아닌, 새롭게 만들어내는 기술에 관심이
모아지고 있다.
버려지는 에너지를 모아서 다시 사용 가능한 에너지로 만드는 에너지 하베스팅 기술이 뜨는 것도 이 같은
이유에서다. 예를 들어, 사람의 체온을 모으면 116와트(W), 잠 잘 때 75와트, 운동을 할 때
700와트 등 개인 한 사람이 만들어낼 수 있는 에너지가 1100와트 정도인데 이 에너지를 잘 만들어
내면 전구 18개를 켤 수 있는 에너지로 활용할 수 있다는 것이다. 이런 것이 가능해지면 몇 개씩
들고 다니는 디지털 기기들을 배터리 걱정 없이 작동할 수 있게 된다.
오늘은 4월 5일 식목일이다. 요즘에도 식목일에 산에 나무를 심는지 모르겠지만 디지털 세상이
발달할수록 아날로그 환경에 대한 중요성이 커지고 있다. 나무를 원료로 각종 제품을 만드는 업체가 매년
식목일마다 나무를 심고 자연의 소중함을 알려나가는 것처럼 IT 기술이 발전할수록 주변 환경을, 우리의
일상생활을 되돌아보는 것이 필요하지 않을까.
[출처 : 안랩((www.ahnlab.com)]
