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버려지는 에너지를 모아모아 에너지 하베스팅!

2016년 6월 14일

김지영 23 응용화학 일상을 담아내듯 화학도 술술 풀어낼 김지영입니다~ 졍이

안녕하세요, 에디터 3기 졍이입니다. 얼마 전 LG화학이 세계 최고 에너지 경영 기업으로 선정 되었다는 소식을 LG케미토피아에서 전해드렸죠? 그래서 오늘은 에너지에 관한 이야기를 해볼까 합니다. 에너지를 만드는 방법은 다양하지만, 만들어지는 과정 중에서 다른 열, 소리 등의 형태로 손실됩니다. 이때, 생각보다 많은 양의 에너지가 손실되는데요, 이렇게 버려지는 에너지를 다시 사용할 수는 없을까요? 그것을 가능하게 해주는 것이 바로 에너지 하베스팅입니다! 아직은 생소한 에너지 하베스팅, 무엇인지 한 번 알아봅시다!


에너지 하베스팅(Energy Harvesting)이란?

에너지 하베스팅이란 일상에서 버려지는 에너지(Energy)를 수확(Harvest)하여 전기 에너지로 저장하는 것을 뜻합니다. 에너지는 항상 100% 쓰이지 못하고 많은 양이 버려지게 되는데, 이 버려지는 일상 속 에너지를 재활용하는 친환경적인 미래 기술이죠.

에너지 하베스팅: 열 에너지, 전파 에너지, 태양 에너지, 진동 에너지, 중력 에너지, 신체 에너지

그렇다면 수확할 수 있는 에너지로는 어떤 것들이 있을까요? 대표적인 것들로는 신체에너지, 열에너지, 중력에너지, 태양에너지, 전파에너지 등이 있습니다. 즉, 발전소에서 만들어진 큰 에너지만이 아니라 일상 속에 존재하는 모든 에너지가 될 수 있는 것이죠! 이러한 에너지를 전기 에너지로 전환해 주어야 하는데요. 이를 가능하게 해준 것이 압전 효과와 열전 효과입니다.

압전효과, 열전효과 비교 이미지: 압전 효과는 앞력을 통해 전류 발생, 열전 효과는 온도차에 의해 전류 발생

ⓒwikipedia.org

먼저 압전 효과란, 어느 물질에 일정한 압력을 가했을 때 전류가 생기는 현상입니다. 어릴 때 신었던 걸을 때 마다 불빛이 나는 신발을 생각하시면 될 것 같습니다. 우리가 걸어 다니거나 자자동차 지나갈 때 누르는 압력이 전기에너지가 될 수 있습니다! 그리고 열전 효과는 온도 차이에 의해 특정 물질에 전류가 흐르는 현상입니다. 외부에 버려진 열에 의해 온도 차가 발생하면 전류를 흐르게 할 수 있는 것입니다. 에너지 하베스팅의 원리를 알아 보았으니 이어서 어떻게 쓰이고 있는지 살펴볼까요?

수확한 에너지, 어떻게 활용될까?

energy floors에서 신나게 뛰고 있는 사람들의 사진

ⓒengery floors 공식 홈페이지

네덜란드 로테르담에 위치한 한 클럽에는 바닥에 에너지 발전기가 설치되어 있습니다. 사람들이 모여 신나게 춤을 추면, 그 압력이 에너지를 생산해 클럽 내에 전기를 공급하게 되죠. 축구장에 장치를 깔아서 마을에 불빛을 켠 경우도 있었습니다. 이 외에도 사람들이 많이 걸어 다니는 지하철역, 자동차 도로, 혹은 공항 활주로 같은 큰 압력이 실리는 곳에 적용시켜 효과적으로 에너지를 모을 수 있습니다.

power pocket 바지와 외투를 입은 모델의 사진

ⓒvodafone 공식 홈페이지

또한 신체 에너지로부터 전기 에너지를 얻을 수도 있습니다. 우리 몸이 움직일 때 뿐만 아니라 가만히 있어도 몸에서 발생되는 열이나 호흡 등을 통해서도 에너지가 생성되는데요. vodafone이라는 통신사에서는 이런 에너지를 잡아둘 수 있는 바지와 조끼를 선보였는데요, 하루동안 입고 있으면 스마트폰을 4시간 이상 충전할 수 있는 전기가 발생한다고 합니다. 그리고 생명 공학 의료 분야에서도 에너지 하베스팅 기술이 쓰이고 있습니다! 신체 내에 부착할 장치들에는 큰 전지를 사용하기가 어려운데, 심장의 수축, 혈류의 흐름, 열 에너지 등을 변환해 저장해주는 장치를 만들어 전지가 필요 없는 초소형 의료 기기를 만들 수 있습니다.

Soccket ball: 작은 공에 연결헤 빛을 뿜는 전구 사진

Soccket ballⓒunchartedplay.com

또한 개발 도상국 아이들이 주로 공놀이를 한다는 점에서 축구공으로 전기를 만드는 아이디어도 있는데요. 아이들이 30분 정도 공을 차고 놀면 LED 전등을 3시간 동안 사용할 수 있습니다. 공 내부에 진동을 감지하는 센서와 발전 디바이스가 있어서 공에 가해지는 운동에너지를 전기 에너지로 저장해주는 것이죠.

이렇게 기계로부터 버려지는 에너지뿐만 아니라 우리가 걷고 숨쉬는 그 움직임까지도 다시 재활용할 수 있게 해주는 에너지 하베스팅에 대하여 알아보았어요. 아직까지는 에너지를 변환해주는 장치의 크기나 비용 문제가 있지만, 에너지 절약과 친환경적인 측면에서 유망한 기술입니다! 미래에는 핸드폰과 같은 작은 기기들은 따로 충전할 필요 없이 주변의 에너지를 끌어다 쓸 수 있을 것 같습니다!

 

또 다른 에너지 저장 방법!

에너지 하베스팅은 일상 속에서 버려지는 에너지들을 저장하는 기술이었습니다. 버려지는 작은 에너지를 모아서 사용하는 것이기 때문에 큰 에너지를 얻기에는 어려움이 있습니다. 그렇다면 우리가 쓰는 대용량 전력은 어디서 오는 것일까요? 바로 신재생 에너지를 저장해주는 ESS(Energy Storage System), 에너지 저장 시스템입니다!

풍력, 바이오매스, 태양광 발전을 통해 얻은 전류를 LG화학 배터리 및 각종 에너지 저장장치를 통해 모았다가 전력망을 활용해 산업체와 가정에 보급하는 이미지

전력 소비량이 많은 낮에는 전기가 부족하지만, 심야시간에는 에너지를 버리게 됩니다. 이때 버려지는 에너지를 필요한 시간에 쓸 수 있도록 저장해 주는 것이 바로 에너지 저장 시스템(ESS)이죠. 이 덕분에 우리는 블랙아웃과 같은 전력 사고를 방지할 수 있고, 고품질 전력을 안정적으로 공급 받을 수 있게 되었습니다.

LG화학이 이러한 ESS 사업 시장을 선도하는 기업인 것, 알고 계셨나요? LG화학의 익산 공장에는 세계에서 가장 큰 산업용 ESS가 설치되어 있답니다. 그리고 일본의 ‘태양광 발전사업’에도 LG화학의 ESS용 배터리가 공급되었습니다. 앞으로도 계속 발전해나갈 LG화학 ESS, 더욱 더 기대됩니다!

 

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