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전파로 에너지를 전송하는 기술

전자기장에서 뽑아내는 전기 “전자기장과 전파로 전기를 얻는 기술”

 

자기장은 건물이나 도심에 풍부한 에너지 원이다.
전기가 흐르는 곳에는 반드시 전자기장이 생성된다. 모든 전력선, 모든 활성 소켓 및 모든 전기 장치는 근처에서 약한 자기장을 만든다.

사용하지 않은 에너지의 ‘배경 소음’

펜실베이니아 주립 대학의 Shashank Priya는 “우리는 가정, 사무실 그리고 자동차에 이 유비쿼터스 에너지를 가지고 있다”고 설명한다. 이 보이지 않는 전자기장은 일종의 배경 소음처럼 우리를 둘러싸고 있다. 강력한 자기장이 발전기를 통해 전기를 생성하는 데 오랫동안 사용되어 왔지만, 진폭이 낮고 주파수가 50~60Hz 인 이 장(필드; field)은 지금까지 너무 약했다. 

  (휴대 전화가 배터리없이 작동하는 방식이다. © Paul G. Allen School)

이제 바뀔 수 있다.
Priya와 그의 팀은 최근 약한 자기장을 운동으로 변환한 다음 전기 에너지로 변환하는 장치를 개발했다. 연구원은 “이것은 우리에게 이 '배경 소음'을 사용하여 실제 사용 가능한 전기로 변환할 수 있는 기회를 제공한다”고 말했다.

자기 역학적 변환

자기 기계식 변환기는 두 개의 얇은 종이로 된 얇은 스트립으로 구성된다.
첫 번째는 자기변형(magnetostrictive)이며 극성에 따라 팽창하거나 수축하여 자기장의 존재에 반응한다.
따라서 소켓과 전력선의 교류로 인해 이 물질이 진동한다.
두 번째 구성 요소는 진동의 기계적 에너지를 전류로 변환하는 압전 재료다.

실제로, 변환기는 전기 장치 근처의 모든 물체에 부착되고 다른 쪽 끝은 자유롭게 흔들린다. 자석이 부착되면 진동이 증가하여 전류 효율이 증가한다.
네온 사인, 커피 머신 또는 전원 케이블이 전자기장을 보내면 변환기가 전기를 생성한다.

이 테스트에서 프로토 타입은 50 마이크로 테슬라 미만의 약한 자기장에서도 디지털 시계 또는 수백 개의 LED를 구동하기에 충분한 전기를 생산했다.
연구원에 따르면 이 기술은 센서, 스마트 하우스의 제어 시스템 및 기타 소형 전자 장치에 전기를 공급하는 완전히 새로운 방법을 열었다.

▲ 모든 전류 도체 및 전기 장치는 표류 자기장을 생성한다. 이제 자기 기계식 변환기를 사용해 전기를 사용할 수 있다. © Kai Wang

배터리가 없는 휴대 전화

시애틀 워싱턴 대학 (University of Washington)의 연구원들에 의해 개발된 기술은 훨씬 더 이동성이 뛰어나고 진보되었다. 쌀알 크기의 태양광 모듈, 휴대폰 안테나 또는 적절히 구성된 라우터로부터의 무선 신호는 휴대폰으로 전화를 걸기에 충분하다.

이 휴대 전화는 모바일 무선 신호를 능동적으로 생성하지 않기 때문에 가능하다.
대신 작은 안테나가 마이크에서 음성 신호를 수신하여 해당 영역에 존재하는 전파로 에어지를 보낸다. 이를 위해 휴대 전화는 인근 기지국, 이 목적으로 구성된 WLAN 라우터 또는 변환된 모바일 라디오 안테나에서 무선 신호를 뿌려 음성 정보를 확인하고 반송한다.

Smith는 “이 기술이 미래의 일상 장치에 큰 영향을 미칠 것으로 생각한다. 모든 셀 타워와 라우터가 미래에 이 기술을 통합할 것이라고 상상할 수 있다. 만약 모든 집에 WLAN 라우터가 있다면, 배터리가 없는 휴대폰 커버가 어디에나 있을 것이다.”

 

[더사이언스플러스] "Green Soul, Beautiful Science" 

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