[비센의 재미있는 과학 이야기] 전자기 유도와 무선충전 원리 > 교육칼럼

본문 바로가기
사이트 내 전체검색
교육칼럼

[비센의 재미있는 과학 이야기] 전자기 유도와 무선충전 원리

페이지 정보

작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 홈페이지 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일15-04-13 10:58 조회6,102회 댓글0건

본문

폭발적인 충전 수요 , 무선 충전이 대안 등장

‘전류가 흐를수 있는 폐회로의 내부를 통과하는 자기 선속량의 변화가 생기면 그에 따라 폐회로에 기전력이 유도된다.’

이는 1831년 영국의 물리학자 마이클 패러데이(Michael Faraday, 1791-1867)의해서 발표된 전자기 유도 현상이라는 물리 법칙입니다. 

무슨 뜻인지 이해하기 난해한 이 한 문장으로 설명된 법칙이 바로 현대 우리들의 문명화된 삶의 가장 중추적인 역할을 담당하고 있는 과학적 원리, 즉 발전기의 작동 원리입니다.

자석의 주변 공간에 철못 등이 놓이면 자기력의 영향을 받아 자석에 끌려가게 됩니다. 

이렇게 자석이 그 공간에 얼마만큼의 영향(자기력)을 미칠 수 있는가를 나타내는 물리량을 바로 자기장이라고 합니다. 이렇게 자기장이 형성되어 있는 공간 내부에 전기가 흐를 수 있는 회로를 위치시키고, 회로 가운데 부분을 통과하는 자기장의 세기를 변화시키거나, 자기장이 뚫고 지나가는 공간의 크기를 변화시키면 그 회로에 전기가 흐르게 된다는 것이 맨 처음 문장이 이야기하는 전자기 유도 현상입니다. 

발전기는 커다란 자석과 그 안쪽에 전기가 흐를수 있는 코일이 위치하고 그 코일의 중심축은 회전할 수 있는 터빈에 연결되어 있는데, 이 터빈을 어떤 동력에 의해서 회전시키느냐에 따라 발전기의 종류가 정해집니다. 

물레방아와 비슷하게 떨어지는 물의 낙차를 이용해 그 터빈을 돌리게 되면 수력발전이 되는 것이고, 석유나 석탄을 때서 만들어지는 증기를 이용해서 터빈을 돌리게 되면 이를 화력발전이라고 부르게 되는 것입니다. 

이 뿐만 아니라, 아이들 장난감 손전등이나 자전거 바퀴에 연결되어 계속 불이 들어오게 하는 조그마한 장치들도 크기가 작을 뿐 정확히 같은 원리에 의해 작동됩니다. 아이들의 손전등 중에 위 아래로 마구 흔들어 주면 불이 들어오게 되는 손전등도 있는데, 이는 원동형 손전등 몸체에 코일이 감겨져 있고, 그 내부에 막대자석이 들어있는 형태로 위아래로 흔들어 줄 때 막대자석이 운동하면서 자기장의 변화를 만들어 내고, 그에 의해 코일에 전기가 만들어져 손전등에 불을 밝힐 수 있는 것으로 역시 패러데이의 전자기 유도현상을 그대로 응용한 예입니다.


이렇듯 우리들의 삶 속에 스며 들어 있는 패러데이의 전자기 유도 법칙이 최근에 새로운 기술에 응용되면서 다시 각광을 받기 시작하고 있는데, 이것이 바로 무선 충전의 원리입니다. 

새롭게 출시되는 핸드폰들이 플러그를 꼽을 필요 없이 패드 위에만 올려놓으면 충전이 되는 무선 충전원리를 적용하면서 요근래 대중의 흥미를 끌고 있습니다. 하지만, 전자기 유도 현상을 이용해 무선 충전을 하는 것은 사실 꽤 오래 전부터 우리의 실생활에 사용되고 있었는데요,  바로 무선 전동 칫솔입니다. 

전동칫솔을 이용하시는 분들은 유심히 전동칫솔을 확인해 보시면 칫솔과 거치대의 연결부분에 플러그에 해당하는 전극이 전혀 없음을 아실 수 있을 것입니다. 

이는 물에 노출될 수 밖에 없어 항상 감전의 위험을 갖고 있던 전동칫솔의 문제점을, 전극을 없애고 무선충전 방식을 사용함으로써 해결한 것인데, 거치대에 위치한 전자석의 자기장이 변화를 일으키면 칫솔의 하단부에 들어있는 코일에 전기가 유도되고, 이렇게 유도되어진 전기를 배터리에 충전시키는 방법을 사용하는 것입니다. 

하루 종일 대부분 거치대에 놓여있고, 십여분 이상 사용되지 않는 전동칫솔은 그리 많지 않은 전력을 충전하는 것 만으로도 사용하는데 문제가 없었기 때문에 꽤 오래전부터 실용화되어 사용되어 왔던 것과는 달리 상당히 많은 양의 전기를 빠른 시간내에 충전이 되야하는 스마트폰의 경우, 원리는 동일하지만 그 기술을 응용함에 있어서 오랜 연구와 노력이 필요했던 것입니다.


하지만, 이러한 자기유도방식은 자기장의 변화를 만들어내는 부분과 전기가 유도되는 코일이 매우 가깝게 위치해야 하기 때문에, 단지 전극을 사용하지 않는다는 것 뿐, 지정된 패드위에 위치시켜야만 하는 불편함이 있습니다. 

자기 유도 방식에 의한 이러한 근거리 충전의 문제점을 해결하고자 머지 않은 미래에 실용화될 것으로 기대되는 원거리 무선 충전 방식으로는 자기 공진(Magnetic Resonance)방식이 있습니다. 이는 의학 진단에 사용되는 자기 공명 단층 촬영기(Magnetic Resonance Imaging, MRI)와 비슷한 원리를 이용하는 것으로 실내의 한부분 플러그에 꽂여있는 자기 공명 장치에서 자기장을 공진주파수(Resonance frequency)에 맞춰 진동시키면, 수 미터내의 거리에 있는 특수 코일에 자기 공명에 의해 전기가 유도되고, 충전될 수 있는 원리에 해당합니다. 이러한 원리를 이용하여 이미 2006년에 MIT의 연구진은 약 2미터정도 떨어진 곳에 위치한 전구에 전기를 유도시켜 불을 밝히는 실험을 성공을 하는 등 이 역시 수년내에 실용화될 것으로 기대됩니다.

플러그에 꽂지 않고, 그저 테이블 위에 올려놓기만 해도 스마트폰이 충전이 되고, 더 나아가 그저 집안에 들어오기만 하면 어디에 있던 스마트폰, 노트북, 태블렛 등이 자동으로 충전이 되고, 전기 자동차가 특수한 판이 심어져 있는 길 위를 지나가기만 해도 전력을 공급받을 수 있는, 그런 공상과학 영화에서 보아온 이야기들이 현실화되는 것이 얼마 남지 않았다는 것도 흥미롭지만, 사실 이러한 모든 기술들을 가능케 하는 물리법칙은 이미 약 200여년 전부터 밝혀져 있는 원리라는 것이 더 눈길을 끕니다.

이렇게 적어도 과학을 공부한 사람이라면 누구나 쉽게 알고 있는 그런 원리들로부터 누구도 상상치 못했던 것들을 현실화시킬 수 있는 안목과 창의력을 기르는 일, 오늘날 이공계를 공부하는 사람들에게 무엇보다 중요한 과제가 아닐까 생각합니다.


sjy.gif 
석준영  비센학원장 

댓글목록

등록된 댓글이 없습니다.

교육칼럼 목록

게시물 검색
Total 954건 6 페이지
교육칼럼 목록
번호 제목 글쓴이 날짜 조회
654 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 공부 방법 3 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-21 1290
653 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 공부 방법 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-14 1800
652 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선 전기의 문학과 예술-1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-14 2078
651 [김바울의 교육칼럼] 아이엘츠 리딩 고득점을 원하는분들을 위한 학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-08 1744
650 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 공부 방법 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-08 2545
649 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선 초기의 대외 관계-2 신창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-02 3197
648 [민동필 박사와의 일문일답] – 감정에 치우치면 사고력을 키울 수 없어! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-31 2222
647 [민동필 박사와의 일문일답] – 두뇌를 능동적으로 움직이도록 만드는 목표 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-24 1346
646 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선 초기의 대외 관계-1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-17 2194
645 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 두뇌능력을 키우는 공부 방법 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-17 1495
644 [김바울의 교육칼럼] 아이엘츠 리딩 시작하시는 분들 위한 학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-12 1772
643 [민동필 박사와의 일문일답] – 인간 두뇌에 대한 이해 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-10 1415
642 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 고려의 토지 제도 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-05 2173
641 [민동필 박사와의 일문일답] – 홀로 선다는 것 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-03 1567
640 [민동필 박사와의 일문일답] – 감정의 집단화 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-27 1577
639 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 가야 역사-2 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-22 1890
638 [민동필 박사와의 일문일답] – 행복이란? 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-20 989
637 [민동필 박사와의 일문일답] – 두뇌가 정보를 처리하는 방법 2 (칭찬과 벌을 통한 교육은 배우는 사람을 노… 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-13 1183
636 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 가야 역사-1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-08 1682
635 [민동필 박사와의 일문일답] – 두뇌가 정보를 처리하는 방법 1 (감정) 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-06 1348
634 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 두뇌능력이 학교공부에 미치는 영향 3 - 가르치는 사람의 역할 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-29 1415
633 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선왕위 계보도 - 2 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-24 1421
632 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 두뇌능력이 학교공부에 미치는 영향 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-22 1570
631 [김바울의 교육칼럼] SAT 고득점을 위한 ESSAY 학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-17 1258
630 [민동필 박사와의 일문일답] – 목표 지향적 두뇌능력이 학교 공부에 미치는 영향 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-15 1757
629 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선왕위 계보도 - 1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-10 1715
628 [민동필 박사와의 일문일답] – 쉽지만 쉽지 않은 영재의 두뇌능력, 그 이유는? 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-08 1763
627 [김바울의 리사운드 영어교육 칼럼] 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-03 1708
626 [민동필 박사와의 일문일답] – 영재는 목표 지향적 두뇌능력으로 이룰 수 있어! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 06-01 1412
625 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 운현궁 – 조선말, 왕실문화를 거닐다 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-27 1682
624 [민동필 박사와의 일문일답] – 인간의 두뇌는 동물의 두뇌와 어떻게 다른가? 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-25 1583
623 [김바울의 교육칼럼] SAT 고득점을 위한 읽기와 쓰기 학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-20 1604
622 [민동필 박사와의 일문일답] – 인간의 두뇌는 동물의 두뇌와 어떻게 다른가? 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-18 1474
621 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선시대의 중앙 정치 조직과 지방 행정 조직 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-13 4936
620 [민동필 박사와의 일문일답] – 생각이 있는 사람과 없는 사람의 차이 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-11 1643
619 [김바울의 교육칼럼] SAT 고득점을 위한 어휘학습법. 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-06 1896
618 [민동필 박사와의 일문일답] – 생각이 있는 사람과 없는 사람의 차이 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 05-04 1357
617 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 주자학과 양명학 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-29 3692
616 [민동필 박사와의 일문일답] – 생각하는 사람과 집착 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-27 1092
615 [김바울의 교육칼럼] '코로나19가 바꿔놓은 수업 환경, 능동적인 공부법으로 극복해 보자' 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-23 2743
614 [김바울의 교육칼럼] 리사운드 영어교육 2 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-23 1670
613 [김바울의 교육칼럼] 리사운드 영어교육 1 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-23 1841
612 [민동필 박사와의 일문일답] – 생각과 선택의 차이 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-20 1525
611 [김바울의 자기소개서 교육 컨설팅] 자기소개서 미리 준비하기 김바울 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-15 1987
610 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 임진왜란 때 의병의 활동 – 2 심현섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-15 1988
609 [민동필 박사와의 일문일답] – 박사방 사건과 교육 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-14 1785
608 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 임진왜란 때 의병의 활동 - 1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-08 2894
607 [민동필 박사와의 일문일답] – 타인의 인정이 가치판단의 기준이 되도록 만드는 교육의 문제점 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-06 1829
606 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 절 구경 갑시다 – 3 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 04-02 2065
605 [민동필 박사와의 일문일답] – 교육이 개인의 삶에 미치는 영향 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-30 1981
604 [민동필 박사와의 일문일답] – 많은 사회문제는 교육이 그 시작점 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-23 1668
603 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 절 구경 갑시다 – 2 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-19 2025
602 [민동필 박사와의 일문일답] – 배우는 사람의 이해력을 탓하는 교육자의 이면 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-16 2071
601 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 절 구경 갑시다 – 1 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-12 2589
600 [민동필 박사와의 일문일답] – 지식과 사고력은 두 개의 다른 두뇌능력 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-09 2380
599 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 천태종과 조계종 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-06 2599
598 [민동필 박사와의 일문일답] – 이름이나 지식에 얽매이면 사고력을 키울 수 없어 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 03-02 1905
597 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 고려의 문벌 귀족 사회 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-27 2755
596 [민동필 박사와의 일문일답] – 지식을 배우는 공부는 생각이 필요가 없어 사고력을 늘리지 못한다! 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-24 1706
595 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 풍수에 따라 지은 서울의 4대문 – 3 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 02-21 1967
회사소개 신문광고 & 온라인 광고: 604.544.5155 미디어킷 안내 개인정보처리방침 서비스이용약관 상단으로
주소 (Address) #338-4501 North Rd.Burnaby B.C V3N 4R7
Tel: 604 544 5155, E-mail: info@joongang.ca
Copyright © 밴쿠버 중앙일보 All rights reserved.
Developed by Vanple Netwroks Inc.
모바일 버전으로 보기