매사추세츠 공과대학의 한 연구실에서 김상태 씨는 우표 크기의 종이 얇은 장치로 땜질을 하고 있다. 김씨는 인간으로부터 에너지를 수확하는 데 관심이 있습니다(영화에서 사람들을 배터리로 바꾸는 종류는 아니지만 매트릭스). 그는 걷기와 달리기,파워 센서 및 웨어러블 가제트와 같은 동작을 활용하려고합니다.
“그것은 인간의 에너지를 수확하는 새로운 방법을 제공합니다,”김 그는 그의 고문,교수 주 리와 다른 연구자들과 공동 저술 한 기사에서 최근에 설명 자신의 프로토 타입 장치의 말한다.
“수확하기 어떤 동의든지 가능하다,그러나 당신은 수확기의 옷을 충분히 원하지 않을 것입니다. 나는 신발 밑창을 목표로 할 것입니다-그것이 가장 에너지가 많은 곳입니다.”라고 김씨는 말합니다.
운동을 사용하여 전기를 생성하는 아이디어는 새로운 것이 아니지만 평범한 것과는 거리가 멀다. 에너지로 체조에 땀투성이 운동을 돌는 모터에 정지되는 운동용 자전거 있는다. 그러나 인간의 움직임을 사용하는 휴대용 에너지 수확기는 충분한 에너지를 생성하기 위해 아직 부분적으로 있기 때문에,시장에 충돌하지 않은,해리 저 보스,시장 조사 회사 인 이데 체스와 애널리스트는 말한다.
인간의 에너지 개념은 유망합니다. 그렇지 않으면 낭비 될 에너지를 사용하는 것은 기후 변화와 싸울 계획이 적은 에너지 또는 탄소 배출량이 적은 에너지를 사용하는 것을 포함 할 때 매력적입니다.
김은 성장하는 가전 시장을 목표로하고있다. 전 세계 웨어러블 전자 제품의 출하량은 2016 년 예측 된 1 억 1,100 만 장치에서 2019 년 2 억 1,460 만 장치로 증가 할 것으로 추정된다. 이데첵스는 연간 웨어러블 판매량이 2015 년 2,000 억 달러에서 2025 년 7,000 억 달러로 증가할 것으로 예상하고 있다.
더 작은 더 강력한 배터리에 대한 탐구
웨어러블은 휴대폰과 같은 무선으로 데이터를 수집하고 통신하며 배터리 수명을 연장하는 것은 디자이너에게 큰 기술적 과제 중 하나입니다. 그리고 단지 휴대 전화처럼,그들은 얇고 더 정교 해지기에 그들의 방법에 있습니다. 웨어러블의 디자이너-애플 시계,구글 유리,피트니스 및 건강 팔찌 등-충전 사이에 더 이상 실행 그 가젯을 유지할 수있는 기술을 사냥하고 있습니다. 이 작은 공간 또는 그렇지 않으면 벽에 연결하지 않고 에너지 부스트를 제공 할 수있는 장치에 더 많은 에너지를 포장 할 수 있습니다 배터리를 의미한다.
또한 노트북과 같은 가전 제품의 대부분을 전원 리튬 이온 배터리는 이동-에 웨어러블에 대한 전원입니다. 그들은 크리스틴 호,인쇄물 에너지의 대표 이사,캘리포니아에서 배터리 개발자의 말에 따르면,엄격한 공간에 맞게 축소해야 할 때 그러나 그들의 성능은 감소한다.
“더 창의적으로 생각할 필요가 있다는 것을 깨닫기 시작한 제품 디자이너에게는 수수께끼입니다.”라고 호는 말합니다. “새로운 배터리는 수요를 충족 할 수있는 기회를 가질 수있다.”
삼성과 같은 가제트 제조업체는 손가락,손목 및 발목을 감싸는 웨어러블 제품에 더 쉽게 맞출 수 있도록 얇고 유연한 배터리를 실험하고 있습니다. 에너지 임프린트는 리튬보다 주어진 볼륨에 더 많은 에너지를 저장하고 안전하고 비 독성 수 있습니다 초박형 및 유연한 아연 배터리를 개발하고,호는 말한다.
그러나 이러한 새로운 배터리 기술은 비용이 많이 들고 대량 생산하기가 어렵습니다. 착용 할 수있는 장치에 대한 초박형 및 유연한 배터리의 판매는 2020 년까지$3 억 도달 할 것으로 예상된다,토니 일,시장 조사 회사 인 럭스 리서치의 애널리스트는 말한다. 판매는 그때까지 무려$40 억 점프 수,그는 예측,하지만 그 배터리는 리튬 이온 배터리의 수준으로 가격이 내려 올 수있는 경우에만. 이 기술 혁신에 대한 상당한 투자를 필요로,썬은 덧붙였다.
에너지 수확
인간의 움직임을 활용하는 아이디어는 2013 년 12 월 어느 날 밤,리튬 이온 배터리에 대한 논의가 배터리에 대한 스트레스에 대한 논의가 포함 된 재료 과학 연구원 회의에 참석 한 리튬으로부터 이메일을 받았을 때 김 위원장에게왔다. 리튬 전지에 긴장을 적용하는 것은 전압을 바꾸고 건전지의 수용량을 감소시킵니다. 그러나 너가 이점에 이 긴장을 돌 수 있으면 무엇?
“그것은 완전히 나를 깨워 두 문장 이메일이었다,”김 회상. “그런 다음 나는이 장치를 설계하기 시작했다. 그것을 만드는 데 1 년이 걸렸고,그것이 무엇을하고 있는지 완전히 이해하는 데 또 다른 해가 걸렸습니다. 우리는 그것이 부작용이 아니 었는지 확인하고 싶었습니다.”
액체 전해질에 의해 분리 된 두 개의 전도 전극:무엇 김 함께 온 것은 배터리와 유사한 구조를 갖는 장치이다. 배터리와는 달리,에너지 수확기는 모두 전극에 대해 동일한 화합물,리튬 및 실리콘의 혼합을 사용한다. 이것은 신체적 스트레스가 적용될 때 발리 효과를 만듭니다.
압력은 한 전극이 리튬 이온을 뱉어 내도록 강요하고,그 과정에서 다른 전극이 리튬을 개방하고 수용하게 하는 평형을 뒤집는다. 전해질은 리튬 이온 및 전자로 분리하도록 강요한다. 전자는 회로를 통해 여행 및 전기로 캡처 얻을. 전자는 다른 쪽 끝에서 리튬 이온과 만나 전극으로 이동합니다.
장치를 구부리지 않으면 응력이 없어지고 전자 및 리튬 이온이 다른 방향으로 이동하게됩니다. 그 반전은 원래 전극에 두 반환 집 전에 전류의 또 다른 흐름을 만듭니다.
김의 프로토 타입은 아직 웨어러블에 충분한 전기를 생성하지 못했습니다. 0 에서-전기로 변환됩니다 기계적 에너지의 비율-그는 효율성을 높일 필요가 있다고 말한다.6%~6%,팔찌와 같은 장치에 충분히 강력합니다.
에너지 수확기의 에너지 생산량과 수명을 늘리는 것이 그 사용을 대중화하는 데 중요 할 것입니다.
“우리가 착용 할 수있는 장치를 구축 볼 때,우리는 과학,배터리 수명과 비용의 균형을,”로이드는 말한다. “당신은 매일 충전하기 위해 애완 동물의 목걸이를 벗고 싶지 않습니다. 당신이 하나나 둘 주를 위한 휴가에 일 때,당신은 그것을 그 전체 시간 동안 지속하는 원한다.”
에너지 수확기를 작동시키는 또 다른 장애물:우리 몸의 움직임은 예측 가능하거나 일관성이 없으므로 주어진 시간에 신뢰할 수있는 양의 에너지를 생성하기가 어렵습니다.
웨어러블 가제트에 대한 연구 설계의 도전을 해결하는 것이 중요 할 것이라고 김 위원장은 인정하며,스마트 시계 및 의료 기기 제조업체를 포함하여 에너지 수확 과정을 통합하는 데 관심이있는 몇몇 회사로부터 이미 소식을 들었다고 덧붙였다.
“그러나 우리는 그것을 상용화에 대해 생각하기 전에,먼저이 기술을 더 성숙 할 필요가있다”고 말했다.
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