실용적인 파워 빔의 실현

100년 후, 니콜라 테슬라의 꿈이 이루어지다

PowerLight Technologies가 개발한 파워 빔 시스템은 2019년 시애틀 항만 시연에서 수백 와트의 전력을 전달했습니다.

전선이 많네요 전력을 이동할 때 이를 선택하지만 단점도 있습니다. 결국 휴대폰과 기타 충전식 장치를 연결하고 분리하는 데 지치지 않은 사람이 누가 있을까요? 귀찮은 일입니다.

전선은 전기 시설에도 문제가 됩니다. 이러한 회사는 도중에 대부분의 전력이 낭비되는 것을 방지하기 위해 전송 케이블에 적용하는 전압을 매우 높은 값으로 높이기 위해 노력해야 합니다. 그리고 전기 열차 및 트램을 포함한 대중 교통에 전력을 공급할 때 전선은 유지 관리가 까다롭고 스파크가 발생할 수 있으며 일부 환경에서는 문제가 되는 오염 물질을 생성할 수 있는 롤링 또는 슬라이딩 접점과 함께 사용해야 합니다.

많은 사람들이 이러한 문제에 대한 해결책을 갈망하고 있습니다. 지난 10년 동안 주로 휴대용 가전 제품뿐만 아니라 차량에도 무선 충전이 널리 채택된 것을 볼 수 있습니다. 무선 충전기를 사용하면 케이블을 반복적으로 연결하고 분리할 필요가 없지만 이러한 방식으로 에너지를 전달할 수 있는 거리는 매우 짧습니다. 실제로 공극이 몇 미터는 물론 몇 센티미터에 불과할 경우 장치를 충전하거나 전원을 공급하기가 어렵습니다. 전선 없이 더 먼 거리에 전력을 보낼 수 있는 실용적인 방법이 정말 없을까요?

어떤 사람들에게는 무선 전력 전송이라는 전체 개념이 소형 번개를 뿜어내는 고전압 코일을 갖춘 니콜라 테슬라의 이미지를 연상시킵니다. 이것은 그렇게 어리석은 연결이 아닐 것입니다. Tesla는 실제로 지면과 대기를 장거리 전력 전송을 위한 통로로 사용하려는 아이디어를 추구했지만 아무 소용이 없었습니다. 그러나 전선 없이 먼 거리에 전력을 전송하려는 그의 꿈은 계속되었습니다.

시스템이 얼마나 안전한지 강조하기 위해 BBC 과학 프로그램 "Bang Goes the Theory"의 진행자는 파워 빔에 얼굴을 완전히 들이댔습니다.

Tesla와 동시대 사람인 Guglielmo Marconi는 "헤르츠파", 즉 오늘날 우리가 부르는 전자기파를 사용하여 장거리 신호를 보내는 방법을 알아냈습니다. 그리고 그 발전은 같은 종류의 파도를 사용하여 한 곳에서 다른 곳으로 에너지를 운반할 수 있는 가능성을 가져왔습니다. 결국 이것은 나무, 석탄, 석유, 천연가스에 저장된 모든 에너지가 원래 여기에 도달한 방식입니다. 그것은 대부분 수백만 년 전에 전자기파(햇빛)의 형태로 우주를 통해 1억 5천만 킬로미터에 걸쳐 전송되었습니다.

오늘날 와이어를 대체하기 위해 동일한 기본 물리학을 활용할 수 있습니까? 워싱턴 DC에 있는 미국 해군 연구소의 동료들과 저는 그렇게 생각하며, 그 이유는 다음과 같습니다.

지난 세기 동안 무선 전력 전송 수단으로 전자파를 사용하려는 시도가 산발적으로 있었지만 이러한 시도는 엇갈린 결과를 낳았습니다. 아마도 무선 전력 전송 연구의 황금기는 1975년이었을 것입니다. 그때는 Raytheon에서 일했던 William Brown과 NASA 제트 추진 연구소(현재 은퇴)의 Richard Dickinson이 마이크로파를 사용하여 50% 이상의 엔드 투 엔드 투로 실험실 전체에 전력을 전송했습니다. -최종 효율성. 별도의 시연에서는 약 1.6km 거리에서 30kW 이상의 전력을 전달할 수 있었습니다.

이러한 시연은 태양광 위성의 타당성을 탐구하기 위한 NASA와 미국 에너지부의 대규모 캠페인의 일부였으며, 태양광 위성은 언젠가 우주에서 햇빛을 수확하여 마이크로파 형태로 지구에 에너지를 전송한다는 제안이 있었습니다. 그러나 이러한 연구 방향은 주로 1970년대 에너지 위기에 의해 동기가 부여되었기 때문에 적어도 미국에서는 이후 수십 년 동안 태양광 위성에 대한 관심이 줄어들었습니다.

연구자들은 일정하게 태양광 발전 위성에 대한 아이디어를 재검토하지만 파워 빔의 실제 시연을 수행하는 사람들은 1975년에 도달한 효율성, 거리 및 전력 수준의 최고치를 초과하는 데 어려움을 겪었습니다. 그러나 상황이 바뀌기 시작했습니다. 최근 전송 및 수신 기술의 다양한 발전 덕분입니다.