"앞으로 미세한 자기장으로 산불 예방한다"
"앞으로 미세한 자기장으로 산불 예방한다"
  • 이상진
  • 승인 2019.05.17 22:30
  • 조회수 30144
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국내 연구진이 버려지는 자기장을 이용해 전기에너지를 생산하는 세계 최고 성능의 소재와 에너지 발전기를 개발하는데 성공했다고 밝혔습니다. 재료연구소 황건태 분말세라믹연구본부 박사 연구팀은 이삼녕 한국해양대 교수 연구팀과 류정호 영남대 교수 연구팀 등과 공동 연구를 했는데요. 

버려지는 자기장으로 산불을 예방할 수 있을 전망입니다. 출처:fotolia
버려지는 자기장으로 산불을 예방할 수 있을 전망입니다. 출처: fotolia

공동연구팀은 집과 공장, 송배전선로, 지하도 등에 흔히 설치된 전선에서 발생하는 미세 자기장을 전기에너지로 변환하는 자기-기계-마찰전기 변환소재와 이를 이용한 에너지 발전기를 세계 최초로 개발했습니다. 바로 정전기 효과를 이용하는 건데요.

 

발전소에서 만들어진 전기는 송배전 선로를 이용해 가정 및 공장 등에 공급하는데요. 이 과정에서 시설의 노후화와 뜻하지 않은 사고로 과전류가 흐르거나 전선이 끊어질 경우 화재 및 정전 등이 발생해 사회·산업·경제적 측면에서 큰 손실을 초래할 수 있죠. 

 

사고 방지를 위해 송배전 선로에 대한 주기적인 점검이 이루어지지만 고압의 전기가 흐르는 송전탑이나 산속에 위치해 접근이 어려운 전신주는 인력을 이용한 유지 보수가 더욱 어렵습니다.

사나노표면 마찰 대전체에 나노분말과 나노표면의 모습. 출처:재료연구소
사나노표면 마찰 대전체에 나노분말과 나노표면의 모습. 출처: 재료연구소

이러한 이유로 무선 사물인터넷(IoT, Internet of Things) 센서 기술을 활용해 송배전 선로의 안정성을 실시간으로 파악하려는 시도가 이루어지고 있는데요. 하지만 관련 기기에 전원 공급을 위해서는 주기적 교체가 필요한 배터리를 이용하거나 부피가 크고 고가인 변압기 등을 설치해야 하므로 막대한 인력과 비용이 소모되는 문제점이 있습니다.

 

연구팀은 미세 자기장을 전기에너지로 변환해 IoT센서 시스템을 별도의 배터리 없이 구동했는데요. 연구팀은 특별히 설계된 자석 구조체를 활용해 미세 자기장을 기계에너지로 변환시켰고 이를 다시 마찰전기 효과를 이용해 전기에너지로 변환시켰다고 전했습니다.

 

기존의 자기장을 활용한 에너지 발전소자는 코일을 이용해 유도전기를 발생시키는 방식을 사용했습니다. 하지만 이러한 방식은 부피가 크고 에너지 변환 효율이 떨어지는 문제점이 있어 실제 사용에 제한적이었죠.

자기장 발생용 헬름홀츠 코일에 설치된 자기-기계-마찰전기 발전기의 실제 모습. 출처:재료연구소
자기장 발생용 헬름홀츠 코일에 설치된 자기-기계-마찰전기 발전기의 실제 모습. 출처: 재료연구소

황건태 연구책임자인 재료연구소 선임연구원은 "본 기술을 이용하면 매우 저렴한 비용으로 미세한 자기장을 전기에너지로 변환하는 소형 발전기를 제작할 수 있다"며 "이를 국가 기간시설인 송배전 선로에 적극적으로 활용할 경우 이상 징후를 실시간으로 파악해 화재 및 정전 등의 대형사고를 사전에 방지할 수 있을 것"이라고 설명했습니다.

 

이번 연구 결과는 <Energy & Environmental Science>에 게재됐습니다.


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