KIST '자동 공진 튜닝 기술' 스마트 에너지 하베스터 개발

- 자동차 등 진동이 많은 장소에 부착하여 외부 전원 없이도 소형 전자 장비 운용 가능

- 주변의 진동 주파수 변화에 따라 스스로 고유진동수를 변경

주변 환경의 진동에 실시간으로 맞추어 진동하면서 전기를 생산하는 기술이 국내에서 개발됐다. 

한국과학기술연구원(KIST)은 31일 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 스스로 공진 주파수를 바꾸는 '튜닝 하베스팅 기기'(ART)를 개발했다고 밝혔다.

에너지 하베스팅은 광대역 진동 범위에서 스스로 공진하면서 흡수한 에너지를 전기로 변환시킬 수 있는 혁신 기술이다.

주변 진동에 맞추어 전기를 생산하는 에너지 하베스터 [한국과학기술연구원 제공]

물론 일상 속의 진동을 곧바로 전기로 변환하면 효율이 낮아 기존 에너지 하베스팅 기술에서는 공진 현상으로 효율을 극대화했다.

공진이란 물체의 고유진동수와 같은 주파수의 진동이 가해졌을 때 물체에 더 큰 진동이 발생하는 현상으로 이를 활용하면 하베스팅 기기 자신이 외부 진동을 증폭하는 기능을 수행할 수 있게 된다.

다만 일상생활 속 진동은 하나의 진동수에 맞추어져 있지 않기에 하베스터의 진동수를 하나로 고정하면 그 외의 진동은 전기로 바꾸지 못한다.

주변 진동수가 바뀔 때마다 하베스터의 진동수도 조절해야 하는 상황에서는 연속적인 전기 생산이 어려웠기에 상용화 과정에서의 문제가 많았다.

이에 KIST 연구팀은 이를 극복하기 위해 주변 진동수에 따라 실시간으로 에너지 하베스터의 진동수를 바꿔주는 여러 개의 클램프(clamp)를 하베스터에 장착한 '튜닝 에너지 하베스터'를 개발했다.

실제로 신기술을 적용한 튜닝 에너지 하베스터는 주변 진동수가 바뀌어도 2초 내로 스스로의 진동수를 조절해 전기를 생산을 이어나가는 모습을 보였다.

이렇게 개발된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하자 별도의 전원이 없이도 차량 GPS에 끊김 없는 전력 공급이 가능했다.

한국과학기술연구원 로고 [자료=한국과학기술연구원]

KIST 관계자는 “이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과”라고 강조했다.

이어 “향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립 전원으로 사용될 수 있을 것”이라는 포부를 밝혔다.