주변 진동으로 전기 만든다…KIST "자동차엔진 환경서 끊김없이"

"주파수 변화 맞춰 공진하는 에너지 하베스터 개발…사물인터넷 전원 활용 기대"

주변 환경에서 발생하는 다양한 진동에 스스로 적응해 전기 에너지를 지속해서 얻을 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 송현철 전자재료연구센터 책임연구원 연구팀이 주변 환경에 따라 스스로 공진 주파수를 바꾸는 에너지 하베스팅 기기를 개발했다고 31일 밝혔다.

에너지 하베스팅은 진동, 열, 빛 등 일상에서 버려지는 에너지를 모아 전기에너지로 변환해 사용하는 기술이다.

이중 진동을 전기에너지로 변환하는 기술은 물체의 고유진동수와 진동 주파수가 일치할 때 큰 진동이 발생하는 공진 현상을 이용해 효율을 극대화한다.

그러나 에너지 하베스터의 고유진동수는 고정됐지만, 일상생활 속 진동은 제각기 다른 주파수에 분포하고 있어 실제로 사용하려면 에너지 하베스터의 고유진동수를 매번 조절해야 하는 어려움이 있었다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 주변 진동수별로 에너지 하베스터를 잡아주는 여러 개의 클램프(집게)를 장착해 진동수에 따라 에너지 하베스터의 고유진동수가 바뀌도록 한 구조를 개발했다.

이를 적용한 에너지 하베스터는 30㎐(헤르츠) 이상 주파수 범위에서 2초 내로 스스로 공진을 조절해 주변 진동 주파수가 바뀌어도 계속해 전기를 생산하는 것으로 나타났다.

이렇게 개발된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하자 무선 위치 추적장치에 끊김 없이 전원을 공급하는 것이 가능했다.

송 책임연구원은 "이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과"라며 "향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립전원으로 사용될 수 있을 것으로 보인다"고 말했다.

연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스' 최신 호에 겉표지 논문으로 실렸다.

/연합뉴스