인공근육으로 바다에서 전기를 만든다

세계는 지금 대안 에너지 개발중
파도가 치면 인공근육 움직이면서 發電
바다위 수천개 부표에 설치땐 대량 생산



▲ 인공근육 발전장치 예상도. 파도가 치면 부표의 실린더 안에 설치된 인공근육이 아래 위로 움직이고,
그에 따라 전기가 발생하게 된다. /미 SRI 제공

▲ 전류가 흐르면 수축하는 인공 근육. 로봇팔에 이어 최근에는 파도의 움직임에 따라 전기를 생산하는 데 이용되고 있다. /미 SRI 제공

값싸고 환경오염을 유발하지 않는 에너지. 세계는 재생가능한 대안의 에너지를 찾아 바다로 눈을 돌리고 있다.
최근 사람의 근육을 모방한 인공근육으로 바다에서 전기를 만들 수 있다는 주장이 나와 주목을 받고 있다.
파도가 치면 인공근육이 움직여 그 힘으로 전기를 만든다는 것이다.

◆근육 움직여 전기 생산

미국의 비영리연구단체인 SRI 인터내셔널은 지난 3일 미국 플로리다 해안에 ‘전기활성 고분자 인공근육(EPAM ·Electroactive Polymer Artificial Muscle)’을 이용한 파력발전(波力發電)장치를 설치하겠다는 계획을 발표했다.
항로 표시 부표에 설치된 인공근육은 파도의 움직임에 따라 수축과 이완을 반복하며 이때 전기가 발생하게 된다.
이번 연구에는 일본의 하이퍼드라이브社도 참여한다.

원래 인공근육은 전류가 흐르면 사람의 근육처럼 움직이도록 개발된 물질이다.
구조는 얇은 고무 밴드 양쪽 면에 전기가 통하는 고분자 물질을 바른 형태다.

전류가 흐르면 고무 밴드의 한쪽 면은 양극, 다른 쪽은 음극이 된다. 양극과 음극은 서로 끌어당긴다.
따라서 전류가 흐르면 고무 밴드가 휘어지고, 전류가 끊어지면 원래 모양대로 돌아간다.
마치 사람의 근육섬유가 수축됐다 이완되면서 근육을 움직이는 것과 마찬가지다.
전기활성 인공근육은 로봇의 팔다리나 펄럭이는 비행기 날개, 저절로 펴지는 안테나, 또는 인공횡경막 등에 이용될 수 있다.

SRI는 이 과정을 거꾸로 하면 전기 생산에 이용될 수 있을 것으로 보고 있다.
즉 파도가 치면 그 힘에 의해 인공근육이 수축되거나 이완되며, 이런 인공근육의 모양 변화가 반대로 전류의 흐름을
유도한다는 것이다.
현재 인공근육은 0.8m 높이의 파도에 약 20W(와트)의 전기를 생산한다.
파도는 보통 4초 간격으로 치므로 결국 5W 정도의 전류를 지속적으로 생산한다.


◆장치 간단해 실용성 높아

연구팀은 인공근육의 전력생산량을 25W까지 올리기 위한 연구를 진행하고 있다.
이 정도면 바다에 떠있는 부표에 전등을 켤 수 있는 수준이다.
따라서 부표의 배터리를 교환하는 수고를 하지 않아도 된다. 물론 최종 목표는 그보다 훨씬 높다.
연구팀은 발전용 인공근육의 성능을 ㎾(킬로와트·1000W)급으로 높인다는 계획이다.
이런 정도의 발전용량을 갖춘 인공근육을 수백~수천 개의 부표에 설치하면 상당량의 전력을 생산할 수 있을 것으로
보고 있다.

또한 인공근육 발전장치는 기존의 파력발전장치에 비해 구조가 매우 간단해 설치비가 저렴하다는 장점이 있다.

일반적인 파력 발전기는 파도가 치면 따라 움직이는 액체를 사용한다.
액체는 터빈을 돌려 전기를 발생한다. 수력발전소와 크게 다를 바가 없는 형태다.
이에 비해 인공근육은 액체를 흐르게 하는 장치나 터빈이 필요 없다. 문제가 생기면 인공근육만 교체하면 된다.

미국의 전력연구소는 최근 바다에서 만드는 전기가 앞으로 미국 내 전력소비량의 10%를 감당할 것으로 예측했다.
지난해 미 정부에 바다에서 전기를 생산하는 장비를 해안에 설치하도록 해달라는 요청서가 40여 건이나 제출된 것도
이 같은 예측을 뒷받침한다.
바다에서 전기를 뽑아내는 치열한 경쟁이 시작된 것이다.