주변 에너지 - 미래를 위한 미개척된 힘

Rick Laezman
2023년 6월 11일
3분 분량

원문 : https://www.theearthandi.org/post/ambient-energy-untapped-power-for-the-future

©tawatchaiprakobkit

돌이킬 수 없는 기후 변화를 방지하고 미래에 지속 가능한 에너지를 공급하기 위해 수많은 에너지원이 연구되고 있습니다.

탄소 배출 감소에 관해 재생 에너지와 전기 자동차가 화제에 오르고 있지만, 가장 유망한 방법 중 하나는 전력을 소모하는 장치 자체에서 나오는 '주변' 에너지를 활용하는 것입니다.

자연이 만든 많은 형태의 주변 에너지는 이미 인간이 사용할 수 있습니다. 혁신과 무엇이든 할 수 있다는 확고한 추구에 의해 주도되는 환경에서, 이 겉보기에 편재하는 전력원을 더 많이 확보하기 위한 많은 노력이 진행 중이라는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

주변 에너지란 무엇인가?

주변 에너지라는 용어는 주변 환경에서 이용 가능한 에너지를 말합니다. 이는 매우 광범위한 정의이며 다양한 유형의 주변 에너지를 포함합니다.

개념을 더 잘 이해하기 위해 이 전원은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 범주는 자연적으로 발생하는 주변 에너지를 말합니다. 두 번째 범주는 인간과 그들의 기기가 만든 전력을 말합니다.

자연적으로 발생하는 주변 에너지는 여러 형태를 띠며 다양한 방식으로 수확할 수 있습니다. 예를 들어, 햇빛은 열 에너지로 활용할 수 있는 열을 생성합니다. 지구 핵의 열도 지열로 활용할 수 있습니다. 기계적 에너지는 또 다른 자연적으로 발생하는 주변 에너지 형태입니다. 파도, 바람, 수력은 모두 전기를 생성하는 데 활용할 수 있습니다.

태양광 발전 패널은 햇빛에 의해 생성된 주변 에너지를 포착합니다.

©Chinneeb/Wikimedia (CC BY-SA 3.0)

덜 잘 알려졌지만 잠재력은 덜하지 않은 것은 인간 활동으로 생성되는 주변 에너지입니다. 일부는 규모가 크고 다른 일부는 너무 작아서 인간의 감각으로는 감지할 수 없습니다.

주변 에너지가 포착되는 방식

주변 환경에서 풍부한 주변 에너지를 포착하는 것은 복잡한 과정입니다.

캐나다 브리티시 컬럼비아주 사이먼 프레이저 대학교의 지속 가능한 에너지 공학 교수인 빈센조 페쿠니아 박사는 주변 에너지 수확 분야에 대한 광범위한 연구를 수행했으며 이 프로세스에 대한 다섯 가지 주요 접근 방식을 식별했습니다.

©Styroks/Wikimedia (CC BY-SA 4.0)

태양광 발전은 빛과 태양으로부터 에너지를 포착하는 것을 말합니다.
Triboelectrics는 진동이나 마찰로부터 전기를 포착합니다. (용어 "tribo"는 그리스어 단어 " tribein"에서 유래되었으며, 이는 문지른다는 의미입니다.)
압전은 스트레스를 받으면 전기를 생성하는 재료를 말합니다. (용어 "piezo"는 그리스어 piezein에서 유래한 것으로, 압착 또는 누르는 것을 의미합니다.)
무선 주파수 에너지 수확은 무선파에서 에너지를 포착하는 과정입니다.
열전은 열을 전기로 변환하는 재료에 초점을 맞춥니다.

이러한 광범위한 범주에는 다양한 주변 에너지 형태가 포함됩니다.

주변 전력 활용의 일부 형태는 오랜 사용 역사를 가지고 있습니다. 열전기의 한 예는 복합 사이클 발전소가 가스터빈에서 생성된 과도한 열을 포집하는 방법입니다. 그 열은 증기에서 전력을 생성하는 두 번째 터빈 세트로 전달됩니다. 이 터빈은 첫 번째 터빈 세트에서만 전력을 생성하는 기존 발전소보다 훨씬 더 많은 전력을 생성합니다. 이 기술은 60년 이상 존재해 왔습니다.

기계적 에너지 수확의 또 다른 형태는 토요타 프리우스와 같은 하이브리드 전기 자동차의 재생 제동입니다. 운전자가 브레이크를 밟을 때 생성되는 운동 에너지를 포착하여 전류를 자동차 배터리로 다시 보냅니다.

마찬가지로, 버지니아 공대 차량 시스템 및 안전 센터(CVeSS)의 연구자들은 기차의 회전하는 바퀴에서 에너지를 수확 하는 기술을 개발하고 있습니다 .

심지어 인간의 몸도 힘의 원천으로 활용될 수 있습니다. 그리고 물론, 과학자들도 그것에 대해 연구하고 있습니다.

최근 전자 기기의 등장과 성장으로 인해 주변 전력의 한 형태가 등장했습니다. 예를 들어, 휴대전화, 태블릿, 그리고 우리가 사물 인터넷(IoT)이라고 총칭하는 수많은 기기는 자체 에너지를 방출하며, 이를 활용하여 다른 기기에 전력을 공급할 수 있습니다.

피터 스피스 박사는 독일의 Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS에서 이 주제를 연구해 왔습니다. 온라인 잡지 Fraunhofer 에서 주변 에너지를 설명하면서 그는 소형 기기가 "우리가 거의 느낄 수 없지만 짧은 순간의 활동에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있는 에너지를 방출한다"고 말합니다.

아이러니하게도, 이 에너지는 다른 IoT 기기에 전력을 공급하기에 완벽히 적합합니다. Spies 박사가 설명했듯이, "새로운 무선 기술과 마이크로 전자 기기는 점점 더 적은 양의 에너지를 소모하고 있으며, 이는 에너지 수확 모듈이 이제 배터리와 케이블에 대한 진정한 에너지 자립형 대안이 되었다는 것을 의미합니다."

이러한 장치는 멀리 떨어져 있고 연결이 끊어져 있기 때문에 고유한 전력이 필요하며, 이는 동일한 에너지 수확 기술에 의존할 수 있는 이상적인 후보가 됩니다.

주변 에너지 수확의 미래

환경으로부터 에너지를 활용하는 능력은 놀라운 현상입니다. 사회가 지구 온난화에 맞서 실존적 싸움을 벌이면서, 이 독특한 인간의 능력은 중요성이 커졌고, 계속 빛을 발하고 있습니다. 이 분야 자체는 다양하고 매우 유망합니다. 다양한 분석에 따르면 에너지 수확 시스템의 글로벌 시장은 4억 달러에서 7억 달러 사이로 정량화되고 있으며, 시장 규모가 거의 두 배로 커질 것으로 예상되며, 향후 10년 동안 연평균 성장률(CAGR)은 약 7%에서 10%가 될 것입니다(예를 들어, ResearchAndMarkets.com의 " 글로벌 에너지 수확 시스템 시장 보고서 2022: 2025년까지 6억 5,150만 달러에 도달할 시장 - 미국과 중국이 엄청난 성장을 목격할 것 " 참조).

사물인터넷의 성장은 더욱 발전되고 미세한 형태의 에너지 수확에 대한 필요성을 강조했습니다. 아이러니하게도, 이러한 장치는 그 힘의 이상적인 공급자이자 소비자이기도 합니다.

다양한 형태의 주변 에너지 수확이 앞으로도 수년간 에너지 산업에서 없어서는 안 될 요소가 될 것이라는 점에는 의심의 여지가 없습니다.

*Richard Laezman is a freelance writer in Los Angeles, California. He has a passion for energy efficiency and innovation. He has been covering renewable power and other related subjects for more than ten years.