주변의 전파를 전기로 바꾸는 꿈과 같은 기술이 미국 대학교 연구팀에 의해 개발됐다. 미스터리한 장치의 핵심은 미래 기술로 각광받는 메타머티리얼(metamaterial)이다.

사우스플로리다대학교 연구팀은 최근 공식 채널에 공개한 논문에서 전파로부터 전기를 만드는 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.

SF 영화에 등장할 법한 이 장치는 전자파(빛) 파장보다 한층 섬세한 구조체를 이용, 물질의 전자기학(빛)적 특성을 인공적으로 조작한다.

장치의 핵심은 메타머티리얼 기술을 활용한 안테나로, 전파를 효율적으로 흡수하고 이를 전기로 변환한다. 2000년대 초반부터 국내에서도 주목받은 메타머티리얼은 안테나를 활용, 각종 정보나 전력을 전송하는 기술이다.

메타머티리얼은 무선 충전 기술 개발의 핵심으로 여겨진다. <사진=pixabay>

연구팀 관계자는 “전파를 전기로 바꾸는 기술은 몇 년 전부터 많은 학자들의 연구 대상이었다”며 “이론 상으로도 쉬운 일이 아니라서 얻는 에너지보다 소비되는 에너지가 더 큰 것이 당연시됐다”고 설명했다.

이 관계자는 “최근 와이파이와 GPS, 블루투스 같은 통신 기술이 보급되면서 주변을 맴도는 전파가 늘어났다”며 “여기에 메타머티리얼 분야가 급진전을 이루면서 빛 등 전자파 파장보다 세밀한 구조를 이용, 물질의 전자상호작용 현상을 인공적으로 만들 수 있게 됐다”고 덧붙였다.

연구팀이 개발한 메타머티리얼 안테나는 주변에 흐르는 전파의 흡수율이 지극히 높고 안테나에 설치된 다이오드를 통해 고전압을 흘릴 수 있다. 에너지 효율이 높고 약한 전파에서도 전기로 변환할 수 있어 방안에 있는 스마트폰을 간단하게 충전할 수 있다.

와이파이 같은 통신기술 발달은 주변에 보다 많은 전파를 흐르게 해 메타머티리얼을 통한 발전을 쉽게 만든다. <사진=pixabay>

특히 연구팀은 기지국 전파로도 발전이 가능하다는 사실을 실증했다. 실험에서는 0.7~2.0 GHz(기가헤르츠)의 전파로부터 에너지를 흡수한 안테나가 주파수를 바꾸면서 에너지양을 증폭하는 과정도 조사됐다.

그 결과 휴대폰 기지국에서 100m 떨어진 곳에서도 기지국과 맞먹는 세기의 전파로 발전이 가능한 것으로 확인됐다. 착신 중인 휴대폰 바로 옆에 안테나를 두는 것만으로도 발전이 이뤄졌다.

연구팀 관계자는 “이번에 개발된 기술은 향후 에너지 산업의 양상을 뒤바꿀 수도 있다”며 “발전 과정에서 더 이상 배터리나 전선이 필요 없게 되면 전기세가 줄고 전기 공급의 안정성 및 효율성도 크게 향상될 것”이라고 내다봤다.

이어 “온도나 광량을 체크하는 스마트 센서나 건물 구조를 모니터링하는 센서에 보다 편리하게 전원을 공급할 수 있다”며 “특히 휴대형 안테나를 개발하면 전파를 활용한 발전 시스템의 상용화가 급물살을 탈 것”이라고 강조했다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr 

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