타이어 파열사고 막을 ‘나노 발전기’ 개발

전남대 이동원 교수팀, 기존 배터리 사용 문제점 극복

타이어 압력 모니터링 시스템에 영구 전원 공급 가능

이동원 전남대 교수
이동원 교수 연구팀 ‘차량용 마찰 대전형 나노 발전기’ 개념도
타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS)에 영구적으로 전원을 공급할 수 있는 차량용 나노 발전기(V-TENG)를 전남대 연구팀이 개발하는데 성공했다.

전남대 이동원 교수(사진·기계공학부) 연구팀은 타이어 내부 압력을 실시간으로 측정해 타이어 파열 등으로 인한 자동차 사고를 방지하는데 쓰이는 TPMS에 배터리 없이 영구적으로 전원을 공급할 수 있는 ‘차량용 마찰 대전형 나노 발전기(V-TENG)’를 개발했다고 밝혔다.

TPMS는 타이어 내부 압력을 실시간으로 측정해 타이어의 파열 등을 막는 시스템으로 미국, 유럽에서는 신규 자동차 장착이 법적으로 강제되고 있는 핵심부품 중 하나이다.

기존의 TPMS는 타이어 내부에 코인 형태의 배터리를 사용하므로 인해 교환비용이 많이 들고, 배터리 수명 자체가 TPMS의 효율을 저해하는 문제를 안고 있었다.

또 코인 배터리를 대체할 초소형 발전기 연구가 진행되고 있지만, 극한 환경에서의 전원공급에 한계를 노출해 왔다.

이동원 교수팀이 개발한 V-TENG은 타이어의 기계에너지를 전기에너지로 전환해 사용할 수 있게 함으로써, 이 같은 문제점을 해소했다.

V-TENG는 시소 형태의 구조체가 고속으로 회전하는 바퀴의 원심력에도 균형상태를 유지하게 한다. 또 브레이크 캘리퍼에 장착된 비접촉 자석을 통해 시소 구조체가 스윙 모션 운동을 발생시키는데, 이때 시소 구조체 상·하부에 부착된 고분자 필름이 접촉함으로써 에너지가 발생되도록 고안됐다.

더구나 V-TENG은 높은 내구성과 신뢰성으로 장기간 휠 허브에 장착돼 극한의 환경에서도 구동이 가능하고, 기존 연구에 비해 최대 316V, 22.3 mW의 높은 전기 출력을 나타낼 정도로 효율성이 뛰어나다.

이같은 연구성과는 에너지분야 국제학술지인 ‘나노 에너지’ 온라인 판 4월호에 게재된데 이어, 오는 7월 1일 자에 ‘무전지 타이어 압력 모니터링 시스템을 위한 마찰대전 나노 발전기’란 논문제목으로 게재될 예정이다.

이동원 교수는 “V-TENG를 이용한 무선 전원공급 장치는 TPMS에 영구적인 전원 공급뿐만 아니라, 실시간으로 타이어 내부온도를 운전자가 계기판에서 알 수 있게 하는 등 무선 센서의 차세대 발전 장치라고 할 수 있다”고 설명했다.
/김명식 기자 msk@namdonews.com



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