[TECH meets DESIGN] 소리로 전기 발전하는 기술 스위스에서 개발돼

최근 취리히 연방 공과대학교(ETH Zürich)의 연구진이 일상 대기 중에 떠도는 각종 소리와 생활 소음을 기계식 역학 센서로 탐지하여 전기로 전환 및 저장시키는 기술을 개발했다. 

♢ 소비·폐기량 많지만 재활용성 부족한 기성 건전지 대체할 에너지원 개발 연구 트렌드

이 기술이 상용화되면 기존에 소형 전자제품에 널리 사용되며 에너지가 소모되면 교체가 필요한 소형 AA/AAA 건전지나 전원 플러그를 이용한 전기 공급 방식을 무용지물로 만들 수 있는 친환경적이고 저렴한 대체 에너지원(源)이 될 수 있을 것으로 보여 주목된다.

이번 연구를 지휘한 요한 로베트손(Johan Robertsson) 취리히 연방공대 지구 물리학 교수에 따르면, 이 기술에 응용되는 센서는 음파(soundwave)에 담긴 진동 에너지(vibrational energy) 만으로 전자제품의 전원을 켰다 껐다 하고 기타 명령된 기능을 수행할 수 있는 전기 파장(electronic pulse)을 생성시킬 수 있다고 한다.

생활 속 소리와 소음을 기계적 역학 원리로 탐지하는 기술은 소비자용 전제제품용 건전지 및 전원을 대체하는 에너지 원천으로만 아니라 기타 다른 용도에 에너지 공급용으로 다양하게 응용될 수 있고, 유지관리, 폐기, 전기 발전에 드는 비용이 훨씬 저렴하다는 장점도 있다.

♢ 음성 탐지 센서로 다양한 생활 소음 구분 가능해

취리히 연방공대 연구팀의 음파 진동 에너지를 이용한 전기 발전 기술의 또 한 가지 놀라운 잠재력은 이 기술에 탑재된 역학 센서가 프로그래밍된 고유하고 특정적인 소리 혹은 심지어 특정 어휘(언어에 따른 프로그래밍 의거)를 구분하고 판별할 수 있다는 데 있다.

가령, 이 연구팀이 프로그래밍한 ‘‘4(four)’라는 단어의 소리는 영어로 ‘포어’, 프랑스어로 ‘푸르’로 언어마다 다르게 발음되지만 이 소리 감별 전기 발전 센서 프로토타입은 언어와 맥락에 따라 음성언어를 스스로 판별한 후에 전기 파장을 생성시킨다.

♢ 안전 사회 속 삶의 안전 보장과 보건 건강 분야에서 적용성 커

일반 대중 소비자들에게 이 같은 기술이 실제로 일상생활에서 어떻게 응용할 수 있을지 의문이 갈 수도 있겠다.

실제로 취리히 연방공대 연구진은 이 신기술이 가장 유용하게 응용될 수 있는 환경으로써 건축 공사 현장, 원유 및 천연가스 채취 유정(油井) 등 상시 감독이 필수적인 산업 현장에서 값비싼 건전지 소모식 센서를 대체할 친환경 에너지 보안 설비 체제의 일부가 될 수 있다고 주장한다.

이 소리 센서 기술은 건축업계와 건설안전 관리 산업에도 새로운 기술적 우위를 제시할 수도 있다. 예를 들어, 건설 구조 상 혹은 자연재해로 인해 건물 균열이 발생할 경우에 이 소리 센서를 특유의 건물 균열 시 발생하는 소리를 파동으로 탐지해 안전 보안 계약 시공사 및 계약업자에게 보고함으로써 사고 방지에 기여할 수 있다. 원유 및 천연가스 유정 감독 환경에서도 동일한 원리로 응용될 수 있다.

또, 연구진은 음성 탐지식 전기 발전 기술이 가장 눈여겨보는 잠재적 응용 분야로써 보건 및 의료 업계를 눈여겨본다.

특히 환자의 신체에 식립된 치아 임플란트 및 보청기 이 기타 인공 장기 및 신체 부위용 건전지가 필요한 인공 보철물에 정기적으로 배터리를 교체하지 않고 재충전 가능한 대체 에너지 공급 솔루션은 현대 의료계에 매우 요긴한 혁신이 될 수 있기 때문이다.

이번 취리히 연방공대가 공개할 소리 및 음성 탐지 전기 발전 기술이 기초하고 있는 기능적 원칙은 기계적 역학 센서라는 특수 구조를 기초로 한다. 

마크 세라-가르시아 연구원이 밝히는 바에 따르면 이 역학 센서는 실리콘 소재 만을 사용했으며 일체 그 어떤 유해한 중금속이나 희귀토류 등 기성 알려진 전기 센서를 필요로 하지 않는다’는 사실을 강조해 차세대 친환경 녹색 에너지원임을 재확인시켰다.