[원은영기자] '그린에너지'가 핫이슈로 떠오르면서 '닛산 리프' 같은 전기자동차에 대한 관심이 많아지고 있다. 하지만 전기자동차를 상용화하려면 만만찮은 문제를 해결해야 한다. 바로 충전 문제다. 대부분의 전기자동차는 제 때 충전하지 않으면 150킬로미터도 채 달리지 못하기 때문이다.
미국 스탠퍼드 대학교 연구팀이 이런 문제를 해결한 연구결과를 발표해 관심을 모으고 있다. 한 번 충전하고 달릴 수 있는 거리를 대폭 늘린 전기자동차 설계 디자인을 선보인 것이다. 연구팀은 이 같은 연구 결과를 물리학 분야의 국제적 학술지인 응용물리학회지(Applied Physics Letters)에 게재했다.
◆자기장 이용해 전류 전송
스탠퍼드대학 연구팀이 선보인 신개념 전기자동차의 기본 개념은 간단하다. 자기장을 이용해 전류를 전송시킴으로써 고속도로 주행 중에도 무선으로 충전할 수 있도록 한 것이다.
이번 연구에 참가한 샨후이 판 스탠포드대 전기공학도는 "우리의 비전은 전기자동차를 이용해 고속도로에서 장거리 주행이 가능하도록 하는 것"이라면서 "자기장을 이용한 설계를 적용하면 재충전 없이도 무제한 주행이 가능하다"고 말했다. 또 다른 연구자인 리차드 사순은 "주행을 마치고 난 뒤 오히려 처음보다 더 많은 전기에너지가 저장돼 있음을 확인할 수 있을 것이다"고 덧붙였다.
무선으로 전력을 전송한다는 개념은 스탠퍼드대학 연구팀이 처음 이용한 것은 아니다. 19세기 유명한 전기공학자인 니콜라 테슬라가 먼저 고안한 개념이다. 당시 그는 약 60미터 높이의 탑을 만든 뒤 수 킬로미터 떨어져 있는 곳까지 전류를 전송하는 실험을 했다. 하지만 자금 문제 때문에 꿈을 실현하지는 못했다.
이후 2007년 매사추세츠 공과대학교(MIT) 연구팀이 두 물체의 고유 진동수가 같으면 에너지를 교환할 수 있는 '자기공명' 방식을 이용해 전기선을 연결하지 않고 무선으로 60와트의 전기를 전송하는데 성공했다.
◆"에너지 효율 97% 자신"
즉 하나의 코일에 전력공급원을 연결시켜 전기를 흐르게 하면 코일 주위로 자기장이 형성되고 그 자기장 안에 있는 다른 코일에 전기가 유도되도록 원리를 응용한 것이다. 이 과정을 통해 결과적으로 첫번째 코일에서 두번째 코일로 전기가 무선으로 전송되게 된다.
스탠퍼드 대학교 연구팀은 이러한 원리를 통해 생성된 전기에너지를 움직이는 전기자동차에 적용시키고자 노력해왔다. 전기에너지를 가장 효과적이고 직접적으로 제공하기 위해선 금속 코일을 고속도로 내에 어떻게 배치할 것인지가 관건이었다.
그리고 마침내 90도로 구부러지고 금속판에 붙은 코일이 약 10K 와트의 전기에너지를 약 2미터 정도 떨어져 있는 동일한 코일에 전송시킬 수 있음을 알아냈다.
샨후이 판 연구자는 "이를 실제로 적용시키기 위해선 배열된 코일을 도로에 매설하는 과정이 수반된다"면서 "이같은 인프라설치가 전제되지만 무선전력전송을 적용할 경우 97%의 에너지 효율을 높일 수 있다"고 말했다.
원은영기자 grace@inews24.com
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