그래핀으로부터 무한한 전력을 끌어내는 소형 디바이스용 에너지 하베스트 회로를 개발

fabcross for エンジニア編集部

미국 아칸소대 연구팀은 그래핀의 열운동을 포착해서 전류로 변환할 수 있는 에너지 하베스트 회로를 개발했다.

언뜻 열역학의 법칙에 모순된 것처럼 생각되는 이 연구는 소형 장치나 센서용으로 깨끗하고 무한한 전력공급 가능 성을 시사하고 있다.

연구결과는 2020년 10월 2일자 Physical Review E에 실렸다.

미립자인 브라운 운동에서 에너지를 끌어낸다는 생각은 열역학 제2법칙에 위배된다고 리처드 파인먼이 래칫모델 을 통해 설명했었다

이에반해 1950년대에는 레온 브릴루언 이 한 방향으로만 전류를 통할 수 있는 다이오드를 회로에 추가함으로써 실현할 수 있다고 해서 과거부터 논란이 돼 왔었다.

이 대학 연구팀은 3년 전 프리스탠딩 그래핀이 열운동에 의해 출렁이면서 회로에 AC(교류)를 유발한다는 사실을 발견한 바 있어서 이번 성과는 그 이론을 입증하는 것 이다.

이 회로는 레온 브릴루언 회로를 확장한 것으로 2개의 다이오드를 조립해 전류가 양방향으로 흐르도록 설계 했다.

AC는 다이오드에 의해서 펄스 DC(직류)로 변환되어 부하 저항으로 이동한다.

게다가 이 회로에서는 스위치처럼 행동하는 다이오드가 전력을 증가시키고 있다고 한다.

이 현상에 대해서는 확률론적 열역학이라는 비교적 새로운 분야와 100년 전 나이키스트의 정리를 확장시킨 것을 사용해 증명했다.

연구팀에 따르면 열적 환경은 부하 저항으로 일을 하지만 그래핀과 회로는 같은 온도여서 둘 사이에 열의 흐름은 없다.

이것이 중요하다고 Paul Thibado 교수는 말한다.

왜냐하면 전력이 발생하는 회로에서 그래핀과 회로 사이의 온도차는 열역학 제2법칙에 위배되기 때문이다."

즉, 우리 연구가 열역학 제2법칙을 위반하지 않았다는 것이다.

또한 "맥스웰의 악마가 뜨거운 전자와 차가운 전자를 구분한다고 논의할 필요도 없다"고 했다.

연구팀은 비교적 느린 그래핀의 움직임이 저주파수의 전류를 유도한다는 점도 발견했다.

이것은 전자기기가 저주파수로 보다 효율적으로 기능하는 것을 의미하기 때문에 기술적인 관점에서 중요하다.

연구팀의 다음 목표는 그래핀에서 얻은 전류를 콘덴서에 모을 수 있는지 살펴보는 것이라고 한다.

교환이 필요 없는 소형 저전력 배터리로서의 이용을 기대할 수 있다.

https://youtu.be/KiLTEjm8zLw

관련링크는 아래에서 참고하세요
https://news.uark.edu/articles/54830/physicists-build-circuit-that-generates-clean-limitless-power-from-graphene?utm_source=newsletter&utm_medium=email2020-10-02&utm_campaign=news_headlines&utm_content=physicists-build-circuit-that-generates-clean-limitless-power-from-graphene

Physicists Build Circuit That Generates Clean, Limitless Power From Graphene

 

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