햄스터가 쳇바퀴를 돌릴 때 발생하는 운동에너지를 활용해 스마트폰을 충전하는 발전 시스템이 화제다. 발전기를 만든 이가 호기심이 왕성한 꼬마라는 점이 더욱 주목을 받았다.
화염방사기(Flamethrower)라는 독특한 계정을 사용하는 스페인 소년 유튜버는 지난주 햄스터가 쳇바퀴를 돌리면 스마트폰을 충전할 만한 전기에너지를 발휘하는 발전기를 소개했다.
이 소년은 남동생이 키우는 햄스터가 밤새 쳇바퀴를 돌리는 소리 때문에 잠을 잘 수 없었다. 햄스터는 야행성으로 사람이 자는 밤에 가장 활발하게 움직인다.
소문난 과학 마니아인 소년은 동생을 말릴 수 없다면 밤새 돌아가는 쳇바퀴를 통해 뭔가 의미 있는 것을 얻고자 했다. 발전기를 떠올린 소년은 모터와 리튬이온배터리 등 부품 몇 개를 조합해 충전 시스템을 만들어냈다.
발전의 기본 원리는 의외로 단순하다. 모터에 전기를 흐르게 하면 회전하는데, 반대로 모터를 바깥쪽에서 돌리면 전기가 발생한다. 이 성질을 이용한 것이 터빈이고 증기, 바람, 물 등을 발전에 사용할 수 있다. 전 세계의 발전소가 이 원리로 작동한다.
소년은 쳇바퀴 축에 직류 모터(DC 모터)를 연결해 햄스터가 달릴 때마다 모터가 회전, 전기가 발생하게 했다. 발생한 전력은 고장 난 전동 스쿠터에서 꺼낸 리튬이온배터리에 축적했다. 리튬이온배터리는 스마트폰이나 전기자동차에 널리 사용되며, 가볍고 큰 에너지를 저장할 수 있다는 점이 특징이다.
햄스터가 움직이는 쳇바퀴다 보니 문제도 있었다. 일단 회전수가 걸렸다. 5볼트(V) 직류 모터가 스마트폰 표준 충전 속도인 15와트(W)에 도달하려면 이론상 분당 1만 회 넘게 회전해야 한다. 아무리 건강한 햄스터라도 그 정도로 움직일 수는 없다.
배터리 충전 전압도 과제였다. 전지에 전력을 저장하려면 배터리 자체가 가진 것보다 높은 전압을 외부에서 공급해야 한다. 햄스터 한 마리가 만들어내는 전압은 극히 적어, 그대로는 배터리를 충전할 수 없었다.
소년은 에너지 하베스터(energy harvester) 모듈을 적용했다. 미약한 전력을 배터리가 받아들일 수 있는 전압까지 끌어올리는 소형 회로다. 아울러 최대 전력점 추적(maximum power point tracking, MPPT)도 채택했다. 태양광 발전에 주로 사용하는 MPPT는 발전기에서 배터리로 전력을 전달할 때 가장 효율적인 상태를 유지하는 역할을 한다.
발전기가 완성되자 소년은 햄스터가 하룻밤 쳇바퀴를 돌리게 하고 USB 케이블로 스마트폰을 충전했다. 장치는 문제없이 작동했으나, 충전 속도는 달팽이만큼 느렸다. 소년은 열화상 카메라로 장치 전체의 열 분포를 조사했고, 오래된 USB 케이블에 문제가 있음을 알아냈다. 새 케이블로 교체하니 충전 속도가 크게 향상됐다.
햄스터 쳇바퀴 발전기의 개발 과정과 완성, 충전을 담은 동영상은 많은 이들이 돌려봤다. 소년은 “미국만 해도 100만 가구 이상이 햄스터를 키운다는 통계가 있다”며 “저 같은 생각을 하는 사람이 한 명 정도 있어도 이상하지 않다”고 전했다.
이어 “대표적인 친환경 발전인 태양광은 흐린 날에 발전량이 줄고, 풍력은 바람이 잦아들면 멈춘다”며 “밤새 쳇바퀴를 돌리는 햄스터는 날씨의 영향을 받지 않는다”고 강조했다.
정이안 기자 anglee@sputnik.kr
