걸으면서 충전하는 신발충전 기술의 발전

한 발자국을 내딛을 때마다 10W의 열 손실이 있다고 한다. 그리고 전화기나 노트북 등의 모바일 디바이스는 크기와 종류에 따라 차이가 나지만 대략 1~15W 정도의 에너지를 사용한다. 그렇다면, 이론적으로는 걸으면서 사실 상 거의 모든 모바일 디바이스를 충전하고 이용할 수 있는 에너지는 보충할 수 있다는 것이 된다.
 
이를 위해서 그동안 piezoelectric 재질을 가진 진동판을 이용해서 눌리거나 꺽이는 힘을 이용한 전력생산을 하는 시도는 많이 있었다. 문제는 이렇게 해서 생산되는 전력이 몇 mW에 불과하기 때문에 잠시 반짝이는 수준의 전력밖에는 안된다는 것이었다.

그런데, 최근 Nature Communications에 실린 위스콘신 매디슨 대학 기계공학과의 Tom Krupenkin과 Ashley Taylor의 논문에 따르면 실제로 한 발자국마다 10W의 전력을 생산할 수 있는 기술이 가능하다고 한다. 이들은 기존의 piezoelctric 재질의 에너지 비효율을 극복한 electrowetting 기술을 이용하는데, 전극 위에 전도가 되는 액체방울을 이용한다. 여기에서 중요한 물질은 유전체(dielectric material)라는 것으로 보통은 절연체로 동작하지만 전기장이 펼쳐지면 극성화를 할 수 있는데, 이것으로 전극이 코팅되어 있다. 유전체가 충전되어 있으면 액체방울이 표면을 쉽게 적실 수 있고, 변형이 일어난다. 반대 현상도 일어나는데, 액체의 물리적 변화가 있으면 유전체로 코팅되어 있는 플레이트에서 전기가 발생하며, 이를 통해 전력이 만들어지는 것이다.

생산되는 전력은 액체방울의 수와 비례하는데, 현 단계에서는 걸을 때 아직 몇 mW 수준의 전력생산을 할 수 있으나, 그 농도를 높일 수 있기 때문에 최대 10W까지도 가능할 것이라고 한다. 이것이 실제로 가능해지면, 앞으로 모바일 디바이스에 대한 전력걱정은 거의 없는 셈이다. 다만 항상 계속 걸어다닌다면 말이다 …

참고자료:
Time for a power walk

글 : 정지훈
출처 : http://highconcept.tistory.com/2290