아침에 일어나서 방에 불을 켜며 하루를 시작하고, 저녁에 불을 끄고 잠들기까지 우리는 하루 종일 많은 에너지를 사용합니다. 집안의 형광등에서는 ‘열 에너지’가 나오고 우리가 걸어 다닐 때에는 바닥을 누르는 ‘압력에너지’가 생깁니다. 또한 자동차를 운전할 때 진동과 열이 발생하기도 하는데요. 이러한 것들이 모두 우리가 모르고 있던 '에너지'라는 사실, 알고 계셨나요?
우리는 이런 에너지들을 잘 알지 못하고 활용하지 않았는데요. 이렇게 사용하지 못한 에너지를 모아서 활용할 방법이 바로 '에너지 하베스팅'이라고 합니다. 그렇다면 과연 어떤 종류의 에너지를 어떻게 활용할 수 있을까요? 지금부터 키즈현대와 함께 에너지 하베스팅에 대해 알아보도록 할게요! :)
에너지 하베스팅이란 용어 그대로 주변에서 우리도 모르게 버리고 있던 에너지를 모아 사용할 수 있는 전기에너지로 변환하는 기술을 말하는데요. 에너지 하베스팅의 주요 에너지원은 진동이나 사람의 움직임, 빛, 열 등이 있답니다.
1) 신체 에너지 하베스팅
'신체 에너지 하베스팅'은 우리가 움직일 때 몸에서 발생하는 체온, 정전기, 운동 에너지 등을 이용하는 방법입니다. 우리의 작은 움직임들을 에너지로 바꾸어서 사용할 수 있다는 건데요. 우리의 몸에서 발생되는 온도와 외부 기계와의 온도차를 이용하거나, 작은 움직임들을 전기 에너지로 변환하여 공급합니다
2) 진동 에너지 하베스팅
'진동 에너지 하베스팅'은 대형 회전기나 구조물을 통해 만들어지는 진동이나 충격 에너지를 전기에너지로 변환시키는 것을 의미하는데요. 예를 들어, 사람들이 자전거 페달을 돌리는 진동으로 하루에 약 2kWh 정도의 전기를 생산할 수 있습니다. 또한 우리가 걸어 다닐 때에도 바닥을 누르는 충격 에너지가 발생하는데요. 사람들이 많이 지나다니는 곳에 적용한다면 적지 않은 에너지를 사용할 수 있을 것입니다.
3) 열 에너지 하베스팅
'열 에너지 하베스팅'은 온도 차로 인해 열이 이동할 때 발생하는 에너지를 전기에너지로 변환시키는 것을 말합니다. 온도 차이에 의해 특정 물질에 전류가 흐르는 '열전효과'를 이용한 것인데요. 다시 말하면, 산업현장 곳곳에서 새어 나오는 열을 모아 모아서 전기에너지로 변환하는 방법입니다.
4) 중력 에너지 하베스팅
'중력 에너지 하베스팅'은 진동 에너지와 마찬가지로 어느 물질에 일정한 압력을 가했을 때 전류가 생기는 '압전효과'를 활용한 것인데요. 중력 에너지 하베스팅을 잘 활용할 수 있는 곳은 바로 도로에 설치된 과속방지턱, 통행료 납부 톨게이트, 횡단보도 일시 정지선 등 자동차의 압력을 이용할 수 있는 곳입니다. 하루에도 수많은 차들이 지나다니는 과속방지턱 등에 설치한다면 많은 양의 중력 에너지를 얻을 수 있을 거라 예상합니다.
Tip. 에너지 하베스팅의 두 가지 원리
압전효과 : 어느 물질에 일정한 압력을 가했을 때 전류가 생기는 현상
열전효과 : 온도 차이에 의해 특정 물질에 전류가 흐르는 현상
5) 위치 에너지 하베스팅
'위치 에너지 하베스팅'은 위치 에너지를 이용해 전력을 생산하는 수력 발전소에서 활용할 수 있는데요. 수력발전소에서는 높은 곳에서 아래로 떨어지는 물의 힘을 이용하여 대부분의 전기를 만들지만, 이렇게 사용된 물을 바깥으로 흘려 보낼 때에도 소규모 동력장치를 달아 전기를 얻을 수 있답니다.
6) 전자파 에너지 하베스팅
'전자파 에너지 하베스팅'은 우리 주변의 수많은 '전자파 에너지'를 모아 재활용 하는 것입니다. 우리가 항상 곁에 두고 있는 스마트폰으로부터 방송 전파 등이 공기 중에 존재하고 있습니다. 공기 중에 무의식적으로 흘려 보내는 전자파 들을 모아 활용한다면 단시간 동안 사용할 수 있는 소규모 전자기기의 훌륭한 독립 에너지원으로 활용이 가능할 것입니다.
1) 네덜란드 로테르담의 ‘에너지 플로어’
네덜란드 로테르담에 위치한 화려한 조명과 흥겨운 음악이 넘치는 댄스클럽. 이 클럽은 여느 클럽과는 다르게 친환경적인 클럽을 자부합니다. 그 이유는 바로 바닥에 설치된 에너지 발전기가 운동에너지(진동에너지)로 작용하여 클럽 내 전기를 공급하게 되는데요! 이와 같은 원리를 통해 클럽뿐만 아니라 박물관, 피트니스 센터, 공공시설 등 다양한 분야에 접목할 수 있을 것으로 보입니다.
(사진출처 : Energy Floors)
2) 이스라엘의 ‘도로 압전 발전기’
이스라엘의 어느 도로 아래에는 에너지 하베스팅 발전기가 있다고 해요! 도로 아래에 발전기를 설치해 자동차의 무게(중력에너지)와 도로의 진동(진동에너지) 그리고 온도의 변화(열에너지)를 모두 전력으로 변환하는 ‘도로 압전 발전기’인데요! 발전기 1km를 편도 2차선 도로에 설치할 경우, 400kWh의 전력을 얻을 수 있다고 합니다.
키즈현대와 함께 알아본 에너지 하베스팅의 개념과 종류! 우리 주변에서 알게 모르게 버려지고 있는 에너지들이 많다는 것을 깨달으셨나요? 이런 에너지들을 우리에게 필요한 에너지로 바꿀 수만 있다면 휴대폰 충전기를 들고 다닐 필요도 없고, 노트북 충천기도 들고 다닐 필요가 없을 수도 있겠죠? :)
미래에는 도시 곳곳에서 에너지 하베스팅을 이용하여 필요한 에너지를 충당하는 모습을 볼 수 있게 될 것입니다. 에너지 하베스팅은 아직 초기 단계 기술로서, 우리 생활에서 실질적인 에너지 공급 방식의 하나로 사용되기 위해서는 관련 기술이 더욱 발전해야 합니다. 그러나 머지 않은 미래에 에너지 하베스팅 기술이 웨어러블 디바이스와 같은 휴대용 전자기기에 에너지를 공급하기에 충분할 정도로 발전할 것이며, 휴대용 전자기기뿐만 아니라 우리 생활 곳곳에서 다양한 기기에 에너지를 공급할 수 있게 되길 기대해봅니다.
