경남대학교, 양자배열을 통한 양자에너지 실용화 가능성 확인

혁신적인 에너지 솔루션
양자에너지 하베스팅 구현

경남대학교의 양자 연구팀은 최근 ‘양자배열(양자물리학의 양자적 자기해석 배열)을 통한 양자발전기술’ 연구를 통해 양자에너지발전의 실용화 가능성을 발견하는 성과를 얻었다.

지난 2021년 양자요동에 의한 자기증폭발전시스템 연구개발 논문을 발표한 바 있는 연구팀은 ‘경남대 유토피아 프로젝트팀’으로 새롭게 개편하고, 스마트모빌리티의 가속화 시대에 맞춰 가장 효율이 적은 소형 모델에 양자다이나모의 양산화 가능성에 대한 응용 실증, 실용화 등을 연구해 왔다.

연구 실험은 1, 2차로 나눠 진행됐으며, 1차 실험은 일반 소형발전기와 양자배열한 소형발전기를 모터와 연결시켜 각각의 부하를 걸었을 때의 모터 회전량을 측정하고, 2차 실험은 양자배열한 유니버셜모터로 회전시켜 생산된 최소전력에 부하를 걸어 증폭모듈로 휴대용 충전배터리에 저장하고, 승압모듈로 출력된 전력을 측정하는 방식으로 진행됐다.

에너지하베스팅을 구현하는 장면.

1차 실험은 전력(DC 3V 1A)을 입력해 회전시킨 일반 소형발전기에 LED전구(3.7V UVC)로 부하를 걸었을 때 모터 회전량이 4분의 1로 감속됐으나, 동일한 조건에서 양자배열한 소형발전기는 부하를 걸었지만 모터의 회전량은 전혀 감속되지 않는 결과를 확인했다.

2차 실험은 양자배열한 유니버셜모터에 전력(DC 20V 1.34A)을 입력, 회전(RPM 1500)을 통해 생산된 최소전력(AC 7V 0.01A)에 부하를 걸어 증폭모듈로 연결하고, 휴대용 충전배터리(Input DC 5V 1A)에 저장시켜 승압모듈을 통해 LED전구 38개가 모두 밝게 켜짐은 물론 입력전력의 상승, 회전력 감속, 온도변화 현상은 전혀 나타나지 않았다.

실험 결과에 대해서 연구팀 관계자는 “양자배열이 적용된 양자다이나모는 그동안 전기 저항 과부하로 인해 효율적이지 못했던 기존 소형모터의 전력을 부하 없이 사용함과 동시에 부하 없이 전력을 생산 및 저장할 수 있는 혁신적인 매커니즘을 가지고 있다”면서 “이번 연구 결과를 통해 ‘에너지하베스팅시스템(자연적, 인공적으로 발생하는 다양한 에너지원을 모아 유용한 전기에너지로 사용할 수 있는 변환 기술)’의 실용화 가능성은 물론 양자에너지발전의 시대를 앞당길 것으로 조심스럽게 전망한다”고 평가했다.

이어 “이번 연구가 실생활에 널리 사용되는 소형 모터와 발전기, 유니버셜모터를 활용한 만큼 양자배열이 적용된 양자다이나모는 향후 빠른 양산화 능력을 갖추고 전기자동차, 스마트모빌리티, 생활가전 분야에서도 널리 활용될 것”이라며 “특히 양자배열을 통한 에너지하베스팅시스템의 실용화 가능성은 짧은 체공시간이 문제점이던 드론분야에 활용하게 된다면 체공시간을 연장할 수 있을 것이다. 또 전기자동차 분야에도 활용되어 내연기관보다 짧은 주행거리의 불편함을 쉽게 해소하는 등 전기에너지 시장의 판도가 양자다이나모의 장착 유무에 따라 혁신을 불러올 것으로 예상된다”고 말했다.

또한 “양자물리학에서 발견된 양자배열은 수 세기 동안 전기, 전자, 에너지분야에서 주장해 온 에너지보존법칙과 열역학법칙의 고립을 거스르며 에너지 분야의 새로운 패러다임 열어 줄 것”이라며 “또 부하로 효율적이지 못했던 기존의 신·재생 에너지분야 발전시스템을 양자배열을 통해 고효율발전시스템으로 개선할 수 있는 만큼 이번 연구가 양자시대 대중화에 한 걸음 더 가까이 다가가는 계기가 될 것으로 확신한다”고 덧붙였다.

영남취재본부 송종구 기자 jgsong@asiae.co.kr