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섭섭박사님은 더위를 피해 시원한 놀이동산으로 향했어요. 바이킹에 올라타 두 손을 높게 들고 머리칼을 휘날리며 스릴을 즐겼지요. 바이킹을 한 번 더 타려고 기다리던 섭섭박사님은 문득 바이킹이 움직이는 원리가 궁금해졌어요.

 

 

 

바이킹 해적선은 진자운동을 통해 움직여요. 진자운동은 한쪽으로 갔다가 다시 돌아오는 반복적인 운동이에요. 힘을 계속 주지 않으면 움직임이 줄어들면서 서서히 멈추지요. 그런데 우리가 만들 바이킹 해적선은 힘을 계속 주지 않아도 움직일 수 있어요.

 
그 이유는 모터에 있습니다. 모터가 회전하면서 기어를 돌리고, 기어는 회전축에 힘을 전달해요. 회전축은 어떤 물체가 회전할 때 기준이 되는 중심축으로, 해적선의 양쪽 위에 회전축이 있어요. 모터의 전기 에너지가 운동 에너지로 바뀌면 해적선이 움직이게 됩니다. 이때 기어와 회전축이 딱 맞게 맞물려야 부드럽게 움직일 수 있으니 참고하세요.

이제 바이킹 해적선을 같이 만들어요. 전선을 연결해 전기 에너지가 모터에 도달할 수 있도록 합니다. 톱니바퀴를 모터 축에 끼운 후 나머지 부품까지 다 끼우면 바이킹 해적선 완성!

 

 

한국과학기술원 서동화 교수팀 등 공동 연구팀은 일상 속 움직임, 즉 운동 에너지로 전기를 만들어 기계를 자체적으로 충전할 수 있는 방법을 2024년 12월 발표했습니다. 

운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 방식은 보통 압전 방식과 마찰전기 방식 두 가지가 있어요. 압전 방식은 물질에 기계적인 힘을 가해 전기를 발생시키고, 마찰전기 방식은 두 가지 물체를 마찰시켰을 때 발생하는 전기를 이용해요. 이 두 방식은 전류가 오래 지속되지 않는다는 한계점이 있었어요.

연구팀은 물과 전해질 속 이온에 주목했어요. 전해질은 수용액 상태에서 전류가 흐르는 물질이에요. 물과 전해질에 각각 전극을 넣으면 이온이 이동하면서 운동 에너지를 발생시키고 이에 따라 전기적 위치 에너지의 변화를 만들었어요. 또, 이온이 주변 용매와 반응하는 정도에 따라 발생하는 전기 양도 달랐지요.

이 방식을 한 줄로 연결하면 계산기를 작동시킬 수 있을 정도인 935mV의 전압을 얻을 수 있어요. 또, 오랫동안 안정적으로 작동할 수 있다는 장점이 있지요. 연구팀은 “사물인터넷 기기나 자가 충전형 전자기기에도 적용될 가능성이 높다”고 전망했습니다.