에너지 하베스팅

 

 

출처: 삼원과학

우리가 생활하는 일상 속에서 우리가 인식하지 못하는 사이 다양한 조건 속에서 만들어진 에너지들이 버려지기도 합니다.

이렇게 일상생활 속에서 버려지는 에너지를 모아 재활용할 수 있도록 하는 기술이 에너지 하베스팅입니다.

 

에너지란?

에너지란 물체가 가지고 있는, 일을 할 수 있는 능력을 말해요. 예를 들어, 우리가 숨을 쉬고, 이야기하고, 핸드폰의 진동이 울리고, 가스레인지를 작동시키는 것 모두 에너지를 이용하는 것들이 있습니다.

 

보통의 경우 한번 사용한 에너지는 사라집니다.

하지만 에너지는 형태를 바꾸거나 전달될 뿐 사라지거나 생성되지 않습니다.

이것을 에너지 보존법칙이라고 합니다.

 

출처: 삼원과학

에너지는 에너지 자원으로 나누기도 하고, 에너지 형태로도 나누기도 합니다.

에너지 자원에는 태양, 바람, 석유, 석탄, 가스, 우라늄 등이 있습니다.

출처: 네이버 지식백과/일과에너지

에너지 자원중 화석 연료는 한번 쓰면 재생이 불가능합니다. 

산업의 발달로 에너지 소비량은 급속이 늘어나고 있는데 우리나라는 석탄을 제외한 석유나 천연가스, 우라늄등을 

수입해서 사용하고 있습니다.

게다가 이 화석 연료는 영구적으로 사용할 수 있는 것이 아니라 사용할수록 점점 줄고 있기 때문에 이것들을 대신해서

사용할 대체에너지가 필요합니다.

그래서 자연에서 자원을 얻기 위한 개발을 하고 있습니다.

 

 

출처: 네이버 지식백과/일과에너지

에너지의 형태에는 운동 에너지, 위치 에너지, 전기 에너지, 열에너지, 빛에너지, 화학 에너지 등이 있습니다.

에너지는 한 가지 형태로만 존재하는 것이 아니라 전기에너지가 운동에너지나 열에너지 또는 빛에너지로 바뀌고

위치에너지, 운동에너지가 전기에너지로 바뀌기도 합니다. 

이것을 에너지 변환이라고 합니다.

 

이렇게 다양한 형태로 존재하는 에너지들이 한번 사용되고 버려지만 아깝겠죠?

그래서 이렇게 버려지는 에너지를 재사용하는 연구가 계속 진행되고 있으며, 환경까지 오염시키는

화석 연료를 지향하고 전 세계가 신재생 에너지로 전환하고 있습니다.

 

출처:삼원과학

에너지 하베스팅에는 어떤 것들이 있을까요?

에너지 하베스팅이라는 개념은 1954년 미국 벨연구소가 태양전지 기술을 공개할 때 처음 나왔다고 합니다.

태양광을 수집하는 태양전지, 열을 모으는 열전소자, 외부의 압력 또는 진동이나 기계적 변위를 전기로 

전환하는 압전소자, 전자기파를 수집하는 RF 등이 있는데 우선 열전소자부터 알아보도록 하겠습니다.

 

열전소자는 온도의 차이를 이용해서 전기를 모으는 방법입니다.

 

출처: 네이버 지식백과

 

열전소자는 열전효과를 이용한 반도체소자인데 물체의 온도 차를 전위차(단위전하 당 전기적 위치에너지)로 혹은 전위차를 온도 차로 전환해 전기를 발생시키게 됩니다.

열에너지와 전기에너지의 변환을 이용한 열전소자는 열전발전이나 전자냉동에 사용이 된다고 합니다.

 

어떤 물체를 기계적으로 누르면 양전하와 음전하로 나뉘는 '유전 분극이 일어나게 됩니다.

이때 표면의 전하 밀도가 변하면서 전기가 흐르는 압전효과가 일어나게 됩니다.

밟으면 전기가 생산되는 압전패드위를 지나가는 사람들/페이브젠 제공

캐나다의 바이오닉 파워(Bionic Power) 사가 개발한 군인용 에너지 하베스팅 장비.

무릎을 구부릴 때 압전소자에서 전기를 생산합니다.

 

출처: 삼원과학

공기 중에 있는 방송 전파, 이동 통신기기 전파 등 수많은 전자파 에너지를 수집해 단시간 사용 무선 전자기기의 에너지원으로 사용할 수 있습니다.

 

에너지 하베스팅은 이미 유럽과 미국을 중심으로 빠르게 확산되고 있습니다. 영국의 시장조사기관인 아이디테크엑스(IDTechEx)에 따르면, 전 세계 에너지 하베스팅 시장규모가 2020년에 43억 7000만 달러(한화 약 4조 7294억 원)에 달할 것으로 전망되고 있습니다.

에너지 하베스팅은 끌어 모을 수 있는 에너지만 존재한다면! 그 형태가 어떠하든 모두 전기에너지로 바꾸어 사용할 수 있습니다. 몸동작, 진동과 같이 크기가 작은 미세한 에너지는 물론, 우리가 일상에서 흔히 지나쳐버리는 정전기까지 그 범위가 다양합니다.

환경도 보호하고 버려지는 에너지 없이 활용될 수 있도록 새로운 기술 발전의 좋은 결과를 응원합니다.