느린 바람과 습한 날씨 등 악조건 속에서도 효율적으로 전기를 생산하는 새로운 풍력 발전 기술이 개발됐다.
중국지질대학 추얀 장 교수 연구팀은 '와류 유도 진동 기반 마찰전기 나노발전기(VIV-TENG)'를 개발했다고 11일(현지시간) 국제학술지 '아이너지(iEnergy)'를 통해 발표했다.
기존 풍력 터빈은 크기가 크고 설치 조건이 까다로워 도심에 설치하기 어려웠다. 이를 대체할 소형 발전 기술들도 바람이 약하거나 습도가 높으면 효율이 떨어지는 한계가 있었다.
연구팀이 개발한 발전기는 기존의 회전이나 펄럭이는 방식 대신 공기 흐름이 기기를 통과할 때 발생하는 주기적인 소용돌이, 즉 '와류'를 이용한다. 이 와류가 중앙 축을 진동시켜 여러 발전 장치를 구동해 전기를 생산하는 원리다.
이 방식은 회전 부품이 없어 기계적 마모가 적고, 여러 방향에서 불어오는 바람에도 안정적인 출력이 가능하다. 또한 외부 환경으로부터 기기를 보호하는 밀폐형으로 설계돼 내구성도 높였다.
실험 결과, 이 발전기는 초속 0.9m의 약한 바람에도 작동을 시작했다. 초속 3.5m의 바람에서는 최대 개방회로 전압 82.9V, 단락 전류 13μA(마이크로암페어)를 기록했다.
특히 습도에 강한 성능을 보였다. 상대습도 45% 환경에서 최대 49.5μW(마이크로와트)의 평균 출력을 달성했으며, 습도가 85%까지 올라가도 출력은 45.5μW를 유지해 높은 환경 적응성을 입증했다.
연구팀은 이 기술이 발광다이오드(LED) 조명이나 소형 시계 같은 전자기기를 구동하고, 자가 발전 센서 시스템을 지원하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대했다. 도심 속 분산형 에너지원으로서의 잠재력을 보여준다는 평가다.