의학·과학 과학

차 엔진 진동을 전기로 만들었다

김만기 기자

파이낸셜뉴스

입력 2023.01.31 12:00

수정 2023.01.31 12:00

KIST, 자동 공진튜닝 압전 에너지 하베스터 개발
자동차 엔진에 부착해 무선 위치 추적장치 작동
KIST 송현철 박사팀이 자동차 엔진에 자동 공진 튜닝 압전 에너지 하베스터를 부착해 무선 위치 추적장치에 전기를 공급했다. KIST 제공
KIST 송현철 박사팀이 자동차 엔진에 자동 공진 튜닝 압전 에너지 하베스터를 부착해 무선 위치 추적장치에 전기를 공급했다. KIST 제공
[파이낸셜뉴스] 한국과학기술연구원(KIST) 전자재료연구센터 송현철 박사팀이 진동을 전기로 만드는 '자동 공진 튜닝 압전 에너지 하베스터(수확 장치)'를 개발했다. 실제 이 장치를 자동차 엔진에 부착해 별도의 전원공급 없이도 무선 위치 추적장치를 작동시켰다.

송현철 박사는 "사물인터넷(IoT)을 비롯한 무선센서 네트워크의 센서나 웨어러블 전자기기 및 소형전자 기기 등의 배터리나 전원선을 대체할 수 있는 독립 전력원으로 사용이 가능하다"고 말했다.

에너지 수확 기술로 진동을 전기에너지로 만들려면 물체 고유진동수와 진동 주파수가 일치할때 큰 진동이 발생하는 공진 현상을 활용한다.
하지만 에너지 수확장치의 고유진동수는 고정돼 있는 반면, 우리가 일상생활에서 경험하는 다양한 진동들은 각기 다른 주파수에 분포하고 있다. 이 때문에 에너지 수확장치의 사용환경에 맞춰 매번 고유진동수를 조정하고, 공진을 유도해야 하는 번거러움으로 실제 활용하기가 힘들다.

연구진은 별도의 전기장치 없이도 주변 진동수에 스스로 튜닝될 수 있는 특별한 구조의 에너지 수확장치를 만들었다. 이 장치 내부에 주파수에 따라 움직이는 튜닝시스템을 부착했다. 에너지 수확장치가 주변 진동을 감지하면 튜닝 시스템이 공진 주파수에 도달해 외부 진동과 같은 진동수를 갖고 공진하게 된다.

연구진은 에너지 수확장치를 자동차 엔진에 달아 테스트했다. 그결과 2초 이내로 공진 주파수를 튜닝해 광대역 주파수 대역 이상에서 연속적으로 전기를 만들어냈다.
이렇게 만든 전기로 무선 위치 추적장치를 작동시켰다. 송 박사는 "진동을 이용한 전기 수확장치는 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사한다"고 말했다.


한편, 연구진은 이번 연구 결과를 에너지 분야 국제 학술지인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 발표, 표지 논문에 선정됐다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자

fnSurvey