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'설국열차'처럼 무한동력 가능할까? 목록

조회 : 1507 | 2013-08-21

  무선 전력전송기술, 트램과 전기차, 휴대전화 충전까지

 

  최근 개봉한 영화 ‘설국열차’에 등장하는 기차는 1년 365일을 쉬지 않고 달린다. 영화에서는 동력을 어떻게 얻는지 자세히 나오지 않지만, 일단 보이는 것만으로는 무한동력으로 달리는 셈이다.

 

 현실에서도 이처럼 쉬지않고 기차가 달리게 하는 것이 가능할까. 일단 ‘동력’ 공급만 끊기지 않고 지속적으로만 이뤄진다면 가능한 일이다.

 

 올해 6월 한국철도기술연구원이 무선 충전기술을 실제 트램에 적용, 운행에 성공한 데 이어 국토교통부는 이달 6일부터 무선 충전 전기버스 시범 운행을 시작한다고 최근 밝힌 상태다. 이들의 공통점은 주행 중에도 지속적으로 전력을 공급받을 수 있는 ‘무선 전력전송기술’이 적용됐다는 것이다. 

 

무선 전력전송기술을 이용해 전차 동력을 공급하면 트램 상단의 전차선과 판토그래프를 제거할 수 있게 된다. - 한국철도기술연구원 제공 

▲   무선 전력전송기술을 이용해 전차 동력을 공급하면 트램 상단의 전차선과 판토그래프를 제거할 수 있게 된다. - 한국철도기술연구원 제공 

 

 무선 전력전송기술은 전파 전송 원리를 이용해 전력선을 이용하지 않고도 전기 에너지를 공급하거나 충전하는 기술로, 직류 전력을 전파 전력으로 변환한 후 무선으로 전송하는 데 전송 방식이나 거리에 따라 ‘자기유도’ 방식과 ‘자기공명’ 방식으로 나뉜다.

 

  전기버스 같은 교통수단에 주로 적용되는 무선 전력전송기술은 ‘자기유도 방식’이다. 자기유도 방식은 송·수신 코일 간 전자기 유도 현상을 이용해 전력을 발생시키는 기술인데, 자기공명 방식에 비해 전송 가능 거리가 짧은 편이지만 고효율의 에너지를 전송할 수 있어 버스나 기차처럼 전력 소모가 큰 경우에 적합하다. 철도연의 트램과 국토부의 전기버스도 이 방식으로 운행된다.

 

  KAIST 무선전력전송연구센터 정구호 급전팀장은 “도로나 선로에 급전선을 매설하고 여기서 발생하는 자기장이 버스나 트램 하단의 집전장치에 유도돼 전력이 생성되는 것”이라며 “트램이 180kW급 대용량에 주파수가 60kHz였다면, 전기버스의 경우 100kW급 용량에 주파수가 20kHz란 점이 다를 뿐”이라고 설명했다.

 

버스가 정차해 있는 동안 정류장 바닥에 설치된 급전선에서 자기장이 발생해 버스 하단의 집전장치로 전력을 보낸다. - 동아일보DB 제공

▲ 버스가 정차해 있는 동안 정류장 바닥에 설치된 급전선에서 자기장이 발생해 버스 하단의 집전장치로 전력을 보낸다. 

 - 동아일보DB 제공

 

 한편 ‘자기공명’ 방식은 전력을 송·수신하는 장치가 서로 같은 주파수를 갖도록 하는 기술로, 두 주파수의 파장이 일치하면 전력량이 적더라도 큰 에너지를 가질 수 있다는 점을 이용한다. 자기유도 방식보다 더 먼거리에서도 전송이 가능하지만 효율이 그만큼 떨어져 아직까지 상용화 속도가 더디다.

 

 

  자기공명 방식은 휴대전화 '무선 충전기'에 많이 쓰인다. 자기유도 방식의 무선 충전기가 이미 출시돼 있긴 하지만 원거리 충전이 불가능해 충전기 가까이에 단말기를 둬야 하기 때문에 자기공명 방식을 이용해 충전 중에도 단말기를 사용할 수 있도록 하겠다는 말이다.

 

  자기공명 방식은 낮은 전송 효율만 해결된다면 자동차, 열차 등에도 활용할 수 있어 관련 연구가 점차 늘고 있는 추세다.

 

 

전준범 기자 bbeom@donga.com 

 

 

 

 

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