세상을 조금 더 살기좋게 만들어주는 기술에는 어떤 것들이 있을까? 물론 스마트폰이나 소셜 웹 서비스와 같은 기술들도 무척이나 중요한 기술들이다. 그렇지만, 정말 많은 사람들에게 절실하거나, 우리가 살아가는 지구와 함께 할 수 있는 독특한 기술이라면 어떨까? 그것도 일상적으로 얻을 수 있는 버려지는 것을 이용해서 꼭 필요로 하는 사람들에게 주어질 수 있는 것이라면 말이다.

그런 기술을 불과 12살 밖에 안된 학생인 카산드라 린(Cassandra Lin)이라는 학생이 고안해서 실행에 옮기고 있다. 그녀는 음식점에서 배출되는 폐유를 활용하는 기술을 개발했는데, TED 비디오를 통해서 말라위의 한 소년이 자전거 부품들을 이용해서 만든 풍차를 보고서 자신도 그와 같은 도전을 꼭 해보리라 생각했던 것이 이런 발명을 하게 된 계기가 되었다고 한다. 그녀가 개발한 T.G.I.F (Turn Grease into Fuel) 기술은 음식을 하고 나온 지역 음식점들의 폐유를 모아서 기부를 하면, 바이오디젤 회사가 이를 바이오디젤 연료로 만드는데 이용하는 것이다. 이를 위해서 카산드라는 반의 친구들로 팀을 짜고, 자신들이 고안한 바이오디젤 정제과정을 교육시켰는데 비결은 폐유와 메탄올을 섞고, 안전을 위해 양잿물을 적당량 첨가하는 것이라고 한다. 이렇게 만들어진 연료를 실제로 지역사회의 난방이 필요한 곳에서 안전하게 난방연료로 활용을 하고 있다. 그녀의 아이디어에 자극받아서, 지역사회의 리더들은 전문가들과 함께 연구기금을 마련하고, 이 프로젝트가 잘 진행되도록 돕기 시작했다. 

그녀가 이런 당찬 아이디어를 실행하게된 것은 초등학생 시절이던 2008년 로드아일랜드 그린엑스포에 참가했을 때 음식폐유를 바이오디젤로 만드는 것을 배운 것이 그 시초가 되었다. 그리고, 지역사회에서 겨울에 응급난방이 필요한 사람들이 많고, 이들을 위해 지속가능하지 않은 프로그램이 진행되는데 비해, 많은 음식점에서는 폐유를 처리하기 위해 이를 따로 모아서 복잡한 과정을 통해 버린다는 것을 알고 이를 연결시키고자 한 것이다. 이처럼 세상을 바꾸는 혁신이 어떤 경우에는 전혀 새롭지 않은 간단한 사실들을 잘 연결하는 것만으로도 가능하다.


페유를 바이어 연료로 활용하는 프로젝트를 진행한 카산드라 from earthtechling.com




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Credit: General Motors


가솔린을 주연료로 하는 현대의 자동차들은 내연기관에서 발생시킨 에너지의 2/3를 발열의 형태로 잃고 있다고 한다. 이렇게 버려지는 열을 뭔가 다른 에너지로 전환할 수 있다면 어떨까? 이런 아이디어를 구현하기 위한 아이디어로 열전(thermoelectric) 효과를 가진 반도체 재질을 이용해서 전기를 생산하는 방안이 연구되고 있다. 현재까지의 성과는 5% 이상의 에너지 효율증대를 끌어낼 수 있다고 하는데, 가장 큰 문제는 효율에 비해 가격이 비싼 열전 재질이라고 한다.

그렇지만, 이와 관련한 연구는 꾸준히 진척을 보고 있어서, 조만간 상용 자동차와 SUV에 열전 발전기가 장착된 프로토타입들이 나올 예정이라고 한다. GM이 가장 적극적으로 기술 도입에 나서고 있는데, GM은 캘리포니아 회사인 BSST와 함께 Chevrolet SUV에 이 발전기를 설치할 예정이다. BSST는 GM이외에도 BMW와 포드 등과도 협업을 하고 있다고 하니, 어쩌면 생각보다 빨리 이 기술이 상용화될 가능성도 있는 듯하다. 
 
BSST에서 현재 이용하는 재질은 Bismuth telluride라는 것으로 tellurium 이라는 비싼 재료를 이용하고 있고, 아직까지는 열이 250도 정도까지에만 이용이 가능하다는 약점이 있다. 그래서 미래에는 500도 이상을 견디고 전력을 생산할 수 있는 hafnium과 zirconium의 합금이 유력한 대안으로 거론되고 있다. 이 합금은 발전효율을 40% 정도 증가시킬 수 있다고 한다. GM의 연구소에서도 새로운 열전 물질에 대한 연구가 계속되고 있는데, skutterudites라는 물질이 가격이 저렴하면서도 높은 온도에서 telluride 보다 잘 동작한다는 것이 밝혀지고 있어서 앞으로 보다 나은 열전 재료를 찾는 것이 이 기술의 성패를 좌우할 것으로 보인다.
 
자동차에 설치하는 부분에 있어서도 앞으로 연구할 부분은 많다. 현재는 배기 파이프의 일부에 머플러와 같이 장착하는 방식으로 설계가 되고 있지만, 이렇게 악세서리 처럼 달리는 형식보다는 보다 직접적으로 엔진에서 발생하는 열을 이용할 수 있는 형태의 설계가 필요하다고 한다. 조금이라도 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 여러 기술들이 결실을 맺어서 조금이나마 지속가능한 지구를 만드는데 기여하게 되기를 기대한다.


참고자료

Powering Your Car with Waste Heat

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