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과학동아 2월호에 게재된 ‘2020년 세상을 바꿀 독자선정 10대 기술’ 투표 결과가 나왔습니다. 모두 128명이 투표했는데, 그 중 27표를 얻은 무선전력전송 기술이 1위를 차지했습니다. 이 기술을 제안한 경기 광명시 하안동 하안북중 김진유 군에게는 상품으로 신한 DS-300현미경을 드립니다. 2월 18일에는 김군이 과학동아 1일 명예기자로 경기 안산시 한국전기연구원에서 박영진 책임연구원을 만나 무선전력전송 기술을 취재했습니다.
김진유(이하 김): 안녕하세요. 물어보고 싶은 것이 많았습니다.
박영진(이하 박): 오시느라 고생이 많았어요. 투표에서 1등한 것 축하해요.
김: 무선전력전송의 원리는 무엇인가요?
박: 공진현상을 이용합니다. 영국의 물리학자 마이클 패러데이는 19세기에 두 물체의 진동수가 맞으면 서로 같이 진동하는 현상을 발견했습니다. 이 현상은 입력하는 신호의 진동주기와 이 신호를 받는 물체 고유의 진동주기가 일치하면 발생합니다. 이때 공진하는 에너지를 전기로 변환해 사용하는 것이 무선전력전송이죠.
김: 무전전력전송 방식에는 어떤 것이 있나요?
박: 자기 공진 방식, 전자기 유도 방식, 마이크로파 방식이 있습니다. 자기 공진방식으로 휴대전화를 충전하는 장치는 이미 상용화됐죠. 마이크로파 방식은 기술적으로 가능하지만 부작용이 있어 아직 널리 쓰이고 있지 않습니다. 하지만 머지않아 이런 부작용을 해결할 수 있을 겁니다.
김: 어떤 부작용이 있나요?
박: 전자레인지로 음식을 데울 때 마이크로파를 씁니다. 이렇게 높은 에너지가 사람에게 닿으면 해롭습니다. 그리고 다른 전자장비에 간섭을 일으켜 고장 날수도 있죠. 이런 부작용을 최소화하는 연구를 하고 있습니다. 현재 기술로도 사람이 드나들 수 없는 원자력발전소 내부 같은 곳에서 사용할 수 있을 겁니다.
[➊ 박영진 책임연구원이 김진유 군에게 무선전력전송 장치에 대해 설명해주고 있다.
➋ 김진유 군이 휴대전화 무선충전장치에 들어가는 무선전력전송 장치를 시연해보고 있다. 충전장치가 아래 판에 가까워지면 빨간불이 들어온다.]
김: 무선전력전송 기술은어디에 사용할 수 있나요?
박: 현재의 무선전력전송 장치는 휴대전화와 충전기가 거의 붙어 있는 상태에서만 충전할 수 있습니다. 차츰 전송거리를 늘려가는 한편 노트북용 무선전력 전송 장치도 개발할 예정입니다.
앞으로 전기자동차나 몸속에 넣은 의료용 장치를 충전할 수도 있을 겁니다. 인체에 집어넣는 조그만 장치 중에는 작은 배터리를 넣는 것들이 있습니다. 배터리 전원이 다하면 수술을 해서 바꿔줘야 하지요. 만약에 기술이 더 발달하고 사람들이 편리함을 느낀다면 미래의 모습이 크게 바뀌겠죠.
김: 무선전력전송이 미래의 모습을 어떻게 바꿀까요?
박: 무선전력전송 기술은 상수도 시설이나 철도처럼 없어선 안 될 기반 기술이 될 겁니다. 곳곳에 있는 전봇대와 전선이 없어지고, 집안의 배선도 바뀌어 콘센트가 없어질 겁니다. 도시와 가정의 모습이 크게 바뀔 겁니다.
우주에서 태양광 발전을 해서 지구에 전송할 수도 있습니다. 일본은 우주 밖에서 태양광 발전을 해서 무선으로 전기를 지구로 쏘아 보내는 인공위성을 10년 안에 발사할 계획입니다. 환경오염도 크게 줄겠지요.
김: 인공위성의 수명을 늘리고, 자연재해로 고립된 곳에 전기를 전송할 수도 있을 것 같아요. 화성이나 달 기지를 개발할 때 전력을 전송할 수 있다면 우주개발도 훨씬 쉽게 될 것 같습니다. 무선전력전송 기술의 미래가 기대됩니다.
김진유 군은 과학동아의 열혈독자다. 2010년 2월에 처음 과학동아를 본 뒤 빠져들었다고 한다. 역시 과학을 가장 좋아하며, 책 읽기도 즐긴다. 과학동아와 삼국지를 가장 좋아한다고 한다. 경기 광명시 교육청에서 운영하는 영재교육원을 다닌다. 작년 영재교육원에서 한 과학연구발표에서 ‘물고기는 어떻게 색깔을 구분하는가’를 발표해 금상을 받기도 했다.
인터뷰가 끝난 뒤 김진유 군은 “무선전력전송 기술의 원리와 미래에 발전될 모습에 대해 친절한 설명을 들을 수 있어 즐거웠다”며 “미래에 우주기지나 인공위성에 전기를 공급할 수 있는 무선전력전송 기술이 빨리 개발되면 좋겠다”고 말했다. 박영진 책임연구원은 “김진유 군이 무선전력전송 기술을 깊이 공부해 온 것 같다”며 “미래 기술에 대한 꿈을 키워나가길 기대한다고 말했다.
김진유(이하 김): 안녕하세요. 물어보고 싶은 것이 많았습니다.
박영진(이하 박): 오시느라 고생이 많았어요. 투표에서 1등한 것 축하해요.
김: 무선전력전송의 원리는 무엇인가요?
박: 공진현상을 이용합니다. 영국의 물리학자 마이클 패러데이는 19세기에 두 물체의 진동수가 맞으면 서로 같이 진동하는 현상을 발견했습니다. 이 현상은 입력하는 신호의 진동주기와 이 신호를 받는 물체 고유의 진동주기가 일치하면 발생합니다. 이때 공진하는 에너지를 전기로 변환해 사용하는 것이 무선전력전송이죠.
김: 무전전력전송 방식에는 어떤 것이 있나요?
박: 자기 공진 방식, 전자기 유도 방식, 마이크로파 방식이 있습니다. 자기 공진방식으로 휴대전화를 충전하는 장치는 이미 상용화됐죠. 마이크로파 방식은 기술적으로 가능하지만 부작용이 있어 아직 널리 쓰이고 있지 않습니다. 하지만 머지않아 이런 부작용을 해결할 수 있을 겁니다.
김: 어떤 부작용이 있나요?
박: 전자레인지로 음식을 데울 때 마이크로파를 씁니다. 이렇게 높은 에너지가 사람에게 닿으면 해롭습니다. 그리고 다른 전자장비에 간섭을 일으켜 고장 날수도 있죠. 이런 부작용을 최소화하는 연구를 하고 있습니다. 현재 기술로도 사람이 드나들 수 없는 원자력발전소 내부 같은 곳에서 사용할 수 있을 겁니다.
[➊ 박영진 책임연구원이 김진유 군에게 무선전력전송 장치에 대해 설명해주고 있다.
➋ 김진유 군이 휴대전화 무선충전장치에 들어가는 무선전력전송 장치를 시연해보고 있다. 충전장치가 아래 판에 가까워지면 빨간불이 들어온다.]
김: 무선전력전송 기술은어디에 사용할 수 있나요?
박: 현재의 무선전력전송 장치는 휴대전화와 충전기가 거의 붙어 있는 상태에서만 충전할 수 있습니다. 차츰 전송거리를 늘려가는 한편 노트북용 무선전력 전송 장치도 개발할 예정입니다.
앞으로 전기자동차나 몸속에 넣은 의료용 장치를 충전할 수도 있을 겁니다. 인체에 집어넣는 조그만 장치 중에는 작은 배터리를 넣는 것들이 있습니다. 배터리 전원이 다하면 수술을 해서 바꿔줘야 하지요. 만약에 기술이 더 발달하고 사람들이 편리함을 느낀다면 미래의 모습이 크게 바뀌겠죠.
김: 무선전력전송이 미래의 모습을 어떻게 바꿀까요?
박: 무선전력전송 기술은 상수도 시설이나 철도처럼 없어선 안 될 기반 기술이 될 겁니다. 곳곳에 있는 전봇대와 전선이 없어지고, 집안의 배선도 바뀌어 콘센트가 없어질 겁니다. 도시와 가정의 모습이 크게 바뀔 겁니다.
우주에서 태양광 발전을 해서 지구에 전송할 수도 있습니다. 일본은 우주 밖에서 태양광 발전을 해서 무선으로 전기를 지구로 쏘아 보내는 인공위성을 10년 안에 발사할 계획입니다. 환경오염도 크게 줄겠지요.
김: 인공위성의 수명을 늘리고, 자연재해로 고립된 곳에 전기를 전송할 수도 있을 것 같아요. 화성이나 달 기지를 개발할 때 전력을 전송할 수 있다면 우주개발도 훨씬 쉽게 될 것 같습니다. 무선전력전송 기술의 미래가 기대됩니다.
김진유 군은 과학동아의 열혈독자다. 2010년 2월에 처음 과학동아를 본 뒤 빠져들었다고 한다. 역시 과학을 가장 좋아하며, 책 읽기도 즐긴다. 과학동아와 삼국지를 가장 좋아한다고 한다. 경기 광명시 교육청에서 운영하는 영재교육원을 다닌다. 작년 영재교육원에서 한 과학연구발표에서 ‘물고기는 어떻게 색깔을 구분하는가’를 발표해 금상을 받기도 했다.
인터뷰가 끝난 뒤 김진유 군은 “무선전력전송 기술의 원리와 미래에 발전될 모습에 대해 친절한 설명을 들을 수 있어 즐거웠다”며 “미래에 우주기지나 인공위성에 전기를 공급할 수 있는 무선전력전송 기술이 빨리 개발되면 좋겠다”고 말했다. 박영진 책임연구원은 “김진유 군이 무선전력전송 기술을 깊이 공부해 온 것 같다”며 “미래 기술에 대한 꿈을 키워나가길 기대한다고 말했다.
[박영진 책임연구원은 독일 칼스루에 공대에서 전파공학으로 박사학위를 받았다. 원래 자동차 충돌방지용 레이더를 공부했지만 한국전기연구원에 온 뒤 무선전력전송을 연구하고 있다. 아직 개척 중인 분야라 힘든 부분이 많지만, 기술이 시연되는 순간이 가장 즐겁다고 한다.]
