전남대 나노발전기 개발

타이어 압력 모니터링 시스템에 전기공급

이동원 교수 연구진, 기존 배터리 문제점 극복

전남대 이동원 교수 연구팀이 개발한 '나노 발전기' 개념도. 전남대 제공.

자동차 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS)에 영구적으로 전원을 공급할 수 있는 차량용 나노 발전기(V-TENG)가 개발됐다.

전남대는 28일 이동원(기계공학부) 교수 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’를 개발했다고 밝혔다.

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

기존 TPMS는 타이어 내부에 코인 형태의 배터리를 사용해 교환비용이 많이 들고 배터리 수명에 따라 성능 결정하는 문제를 안고 있었다. 또 코인배터리를 대체할 초소형발전기 연구가 진행되고 있지만 극한 환경에서 전원공급에 한계를 노출했다.

하지만 이번 이 교수 연구진이 개발한 V-TPNG는 타이어의 기계에너지를 전기에너지로 전환해 사용할 수 있게 함으로써 이 같은 문제점을 해소했다. V-TPNG는 시소형태의 구조체가 고속을 회전하는 바퀴의 원심력에도 균형상태를 유지하게 한다. 또 브레이크 캘리퍼에 장착된 비접촉 자석을 통해 시소구조체가 스윙 모션 운동을 발생시키는데 이 때 상부에 부착된 고분자 필름이 접촉함으로써 에너지가 발생하도록 고안됐다.

더구나 높은 내구성과 신뢰성으로 장기간 휠 허브에 장착돼 극한의 환경에서도 구동이 가능하고 기존 연구에 비해 최대 316v, 22.3㎽의 높은 전기출력을 나타낼 정도로 효율성이 뛰어나다.

이 같은 연구성과는 에너지분야 국제학술지인 ‘나노 에너지’ 온라인 판 4월호에 게재된 데 이어 오는 7월 1일 자에 ‘무전지 타이어 압력 모니터링 시스템을 위한 마찰대전 나노 발전기’란 제목으로 게재될 예정이다.

이 교수는 “V-TPNG를 이용한 무선 전원공급 장치는 TMPS에 영구적인 전원공급뿐만 아니라 실시간 타이어 내부온도를 운전자가 계기판에서 알 수 있게 하는 등 무선센서의 차세대 발전장치다”라고 설명했다.

김종구 기자 sori@hankookilbo.com