내 손안에 작은 발전소 ‘휴대용 신재생 발전기’

내 손안에 작은 발전소 ‘휴대용 신재생 발전기’

16기 김창준

 

 우리나라에서는 언제든지 질 좋은 전기를 구할 수 있다. 하지만 조금만 눈을 돌리면 기본적인 전력조차 공급받지 못해 전기를 사용하지 못하는 인구가 전 세계 30% 정도나 존재한다고 한다. 전력공급에 의존하지 않고, 내가 원할 때 어디서든 에너지를 만드는 방법은 없을까?

 

최근에 휴대하기 좋은 간편한 신재생에너지 발전기들이 생겨나면서 위의 일이 실제로 가능하게 되었다. 휴대용 신재생 발전기 중 태양광, 태양전지, 풍력, 수력을 이용한 휴대용 발전기를 소개하려고 한다.

 

[전력공급 걱정 없는 서울의 야경]

출처 : brunch

 

▣ 휴대용 태양광 충전기

 

[요크(YOLK)사의 솔라페이퍼]

출처 : YOLK

 

 요크(YOLK)라는 신생 벤처회사에서는 솔라페이퍼라는 반으로 접을 수 있는 무선 충전기를 출시했다. 초고효율 태양광 기술과 자석 커넥터를 이용하여 패널을 연결하는 기술로 제작되었으며, 크기는 ‘90X190X11mm’로 휴대폰 크기의 패널을 여러 개 연결한 모양이다. 얇고 가벼워 휴대성이 뛰어나고 방수 기능이 탑재되어있어 비가 쏟아져도 걱정 없다. 스마트폰은 2시간 30분 정도면 완전한 충전이 가능하며, 햇빛을 비춰주면 자동으로 충전된다. 자석을 이용하여 패널 간 연결이 가능해 전력이 많이 필요한 기기를 충전할 땐 패널을 더 연결시켜 필요한 전력을 공급받을 수 있으며, 충전기에서 기기로 흐르는 전류량을 보여주는 LCD앰프 미터로 다양한 기상 조건에서 패널의 성능을 확인할 수 있다. 솔라페이퍼는 불충분한 햇빛으로 인해 낮은 전류를 공급받을 때는 케이블을 다시 연결하거나, 장치를 수동으로 재설정해야 하지만, 자동 비교 기술을 통해 태양광이 다시 공급되면 자동으로 전원 공급을 재개할 수 있다는 장점이 있다.

 

[아오키(aukey)사의 휴대용 태양광 충전기]

출처 : aukey

 

 또한, 중국 아오키(Aukey)에서도 휴대용 태양광 충전기를 출시하였는데, 이 충전기는 3개의 패널을 통해 태양광만으로 21W의 에너지를 발전해 스마트폰, 태블릿 등 충전이 가능하며, 생활 방수 기능이 있어 야외활동 시 용이하다.

 

▣ 휴대용 소형 풍력 발전기

 

[마이크로 와인드 터빈(Micro Wind Turbine)]

출처 : BIZION

 

 마이크로 와인드 터빈(Micro Wind Turbine)은 스위스의 ECAL 예술 대학교 학생인 닐스 퍼버(Nils Ferber)가 개발한 것으로 가볍고 접어서 휴대하기 매우 편리한 ‘휴대용 소형 풍력 발전기’이다. 발전기의 구조는 봉과 천으로 만들어진 날개 그리고 봉을 지지해주는 와이어, 배터리로 구성되어 매우 간단하다. 다른 휴대용 발전기에 비해 무게를 40% 이상 줄여서 자체 무게가 약 900g으로 가벼운 것이 특징이며, 전기 생산능력 마저 뛰어나다. 땅에 꽂으면 모든 방향의 바람을 잡을 수 있고, 일정량의 바람만 불면 전력 생산이 가능하다. 봉의 하단에는 24Wh 용량의 배터리가 내장되어 있으며, USB 단자가 장착돼 있어 스마트폰 같은 디지털기기를 언제든지 충전 가능하다. 전기 생산 능력은 시속 11~18km/h에서 5W의 일정한 전력을 생산할 수 있어 전문 트래커들의 실험에서 매우 긍정적인 평가를 받고 있다.

 

[마카니 파워(Makani Power)의 에너지 연]

출처 : Makani

 

 예외적으로 다른 소형 풍력 발전기에 비해 크기가 작거나 무게가 가볍지는 않아 휴대성이 좋지는 않지만, 지상의 풍력 발전기보다 90% 정도 가벼운 에너지 연(Energy Kite)이 개발되었다. 고도 300m에 이르면 비행을 시작하며, 상하 각각 4개, 8개의 프로펠러가 설치되어있는데, 궤도에 자리를 잡으면 프로펠러가 굉장히 빠르게 돌기 시작한다. 에너지 연에는 흰색 줄이 달려있어 움직이는 범위 안에서 감겼다 풀렸다를 반복하는데 이 줄은 프로펠러 회전을 통해 발생한 전기를 지상으로 운반하는 역할을 한다. 줄을 감았다 풀렸다 하며 날리는 방식이 연을 날리는 방식과 같다고 해서 비행기가 아닌 연이라는 이름이 붙었다고 한다.

 

▣ 휴대용 수력발전 배터리

 

[소형 수력발전기인 이스트림이 물 속에서 돌아가고 있는 모습]

출처 : 조선비즈

 

 클린테크 스타트업 이노마드는 흐르는 물을 활용해 스마트폰을 충전할 수 있는 휴대용 수력발전기 이스트림(Esteam)을 출시하였다. 이스트림은 강이나 계곡과 같은 흐르는 물을 이용하여 프로펠러를 회전시켜 전력에너지로 변환하여 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 모바일 기기를 충전할 수 있는 배터리 일체형 발전기다. 500ml 텀블러와 비슷한 크기의 이스트림을 뚜껑을 열고 프로펠러를 펼쳐서 물속에 설치하면 물의 속도에 따라 2.5W~7W의 전기를 만들 수 있다. 만들어진 전기는 이스트림 내부의 배터리에 충전된다. 4시간 30분 정도 물속에 담가 두면 최대 용량 6,400mAh가 충전되어 스마트폰 2-3번 정도의 완전한 충전이 가능하다. 무게는 800g으로 가벼워 휴대가 편하고, 밤에는 LED 조명으로도 사용할 수 있다. 4가지 발광 모드까지 탑재되어있다.

 

▣ 잉크젯 태양전지

 

[잉크젯 태양전지]

출처 : slowalk

 

 태양광 에너지를 전기로 얻기 위해서는 거대한 태양 전지 패널을 설치해야 한다. 하지만 미관상 부담스럽고 예쁘지 않아 패널 설치를 원하지 않는 사람도 존재한다. 이에 핀란드 알토 대학교(Aalto University)의 연구원들은 대안책으로 잉크젯 태양전지(Inkjet Solar Cell)를 제시하였다. 잉크젯은 유기성의 태양전지와 인쇄 기술을 병합하여 개발한 것으로 이미지나 텍스트 등 다양한 그래픽 연출이 가능하여 보다 아름다운 외관의 태양전지를 만들 수 있다. 보통 잉크는 빛을 흡수하여 열을 발생시키는데 잉크젯 태양전지는 그 열을 이용하여 에너지를 얻고 전기로 전환이 가능하다. 아직 실용적인 패널이라기보다는 미관상의 목적이 크다는 것이 아쉬운 점이다. 하지만 보다 보편성 있는 태양광 에너지 발전을 위한 연구의 일환이라고 생각된다.

 

 현재 태양광, 수력, 풍력과 같은 한정된 신재생에너지를 이용한 소형, 휴대용 발전기가 출시되고 있지만, 신재생에너지의 종류가 다양한 만큼 다양한 신재생에너지가 활용된 휴대용 발전기가 출시되기를 기대한다.

 

<참고자료>

 

1. 한화케미칼, 『휴대용 기기 배터리 걱정 No! 태양광 충전 ‘스마트 기술’ [우리가 몰랐던 과학 이야기]』, 세계일보, 2019.04.26

 

2. 이설희, 『작고 가벼운 휴대용 풍력발전기 '마이크로 와인드 터빈'』, BIZION, 2016.09.06

 

3. 황옥연, 『신재생에너지, 나도 쉽게 얻을 수 있다』, slowalk, 2016.10.10