에릭 가일러: 무선으로 공급되는 전기를 보여드립니다

무선 전기 에너지에 대한 개념은 100년 전 쯤 니콜라 테슬라가 처음 생각해냈습니다. 전기를 무선으로 전송하기를 원하게 될 것이라는 생각은 아무도 생각한 적이 없었습니다. 발명자가 아닌 이상 사용할 사람은 없다고 생각했습니다. 하지만 니콜라 테슬라는 무선 전기를 실현하기 위해 여러 시도를 했습니다. 테슬라 코일도 만들고 1900년대 초반 롱 아일랜드에 이처럼 큰 철탑을 세우기도 했죠. 이 철탑의 목적은 지구상 어디에나 전기 에너지를 송신하는 것이었습니다. 하지만 실제로 그 목적을 달성했는지는 아무도 모릅니다. 당시 FBI가 보안상 문제로 이 철탑을 철거했던 것으로 알고 있습니다.

어쨌든 한 가지 확실한 것은 우리는 전기 없이 못 산다는 것입니다. 한 번 생각해보세요. 밖에 나가기만 해도 이 사실을 확인할 수 있습니다. 전 세계 모든 곳에서 천문학적인 금액이 송신원에서 수신원으로 전기 에너지를 옮기기 위한 전선 설치에 투입되고 있죠. 우리는 건전지 없이도 못 삽니다. 환경을 생각하는 분들은 관심을 보일 것 같은데 매년 약 400억 개의 1회용 건전지가 생산되고 있습니다. 일반적으로 건전지를 사용하는 곳 몇 m 이내에 훨씬 더 값싼 전기 공급원이 있는데도 말입니다.

여기 오기 전에 이런 생각을 했습니다. 저는 미국인이니깐 미국인으로서 최소한 지킬 체면은 지켜야겠다고 말이죠. 그래서 혹시나 해서 영어사전을 한 번 찾아봤습니다. 사전에 나와있는 단어 'suck'의 여러 의미 중 6번째 의미인 '불쾌하다'가 미국에서 자주 사용되고 있습니다. 전선은 정말 불쾌(suck)합니다. 그렇지 않나요? 저 사진 속 모습이 여러분 자신이거나 여러분 책상 밑의 모습이라고 생각해보세요. 전선만이 아니라 건전지도 골칫덩어리입니다. 정말 큰 골칫덩어리이죠. 혹시 건전지가 나중에 어떻게 되는지 생각해본 적 있나요? 400억 개의 건전지들은 모두 이렇게 됩니다. 부서지고 분해되죠. 결국엔 이런 종착역에 도달합니다.

뿐만 아니라 건전지는 매우 비쌉니다. 건전지로 전기를 공급하기 위해 킬로와트시 당 드는 비용은 34만 원에서 51만 원 정도 듭니다. 반면 이 세상에서 가장 비싼 전기 시설망의 킬로와트시 당 비용도 건전지의 1/1000 정도 밖에 되지 않습니다. 단어 'suck'의 다른 의미로 진공을 만든다는 의미가 있는데 자연은 진공을 싫어합니다. 그만큼 전선이랑 건전지는 존재 자체가 부자연스럽다는 소리겠죠.

한편 몇 년 전에 어떤 일이 있었냐하면 MIT의 이론 물리학자 여러 명이 물리적으로 떨어진 곳에 에너지를 전달하기 위한 기술을 개념적으로 생각해냈습니다. 그 기술로 2 m 가량 떨어진 60 와트짜리 전구 하나에 전기를 공급할 수 있었습니다. 에너지 효율은 50% 정도가 나왔는데 참고로 이는 같은 일을 하는 건전지의 에너지 효율보다 몇 천 배는 더 좋은 것입니다. 어쨌든 전구를 밝히는 작업을 아무 탈 없이 성공적으로 해냈습니다. 이것은 실제 실험 장면입니다. 큰 크기의 코일들을 볼 수 있죠. 큰 어려움 없이 전구를 밝힐 수 있었습니다.

이 모든 것은 사실 교수 한 명으로부터 시작됐습니다. 아내의 휴대폰 건전지가 충전되지 않아 경고음을 울리는 바람에 3일 연속으로 한밤중에 일어나야 했습니다. 그 교수는 '잠 좀 자고 싶은데 벽 속에 흐르고 있는 전기를 자동으로 휴대폰으로 옮길 순 없을까? '라고 생각했고 덕분에 공명을 이용한 에너지 전달이라는 아이디어를 낼 수 있었습니다. 그런데 얼핏 보면 비슷해보이는 장치로 변압기라는 것이 있습니다. 변압기 내부엔 두 개의 코일이 있는데 아주 가까운 거리를 사이에 두고 물리적 접촉 없이 에너지를 전달하죠.

밤잠을 설친 솔야직 교수가 생각해낸 것은 공명을 이용해 에너지를 전달할 수 있는 거리를 변압기보다 더 늘리는 것이었습니다. 오페라 가수가 노래를 불러 반대편에 있는 유리잔을 깨뜨리는 것과 개념이 같은 것이라고 보면 됩니다. 그 교수는 작년 9월에 이 공명 현상에 대한 연구로 천재 상이라고도 불리는 맥아더 협회 상을 받기도 했습니다.

그럼 이 기술은 어떻게 작동하는걸까요? 코일을 상상해보세요. 공학자이신 분들은 코일에 콘덴서가 붙어있다고 상상하세요. 그 코일이 공명하도록 하면 그 코일은 교류 주파수를 따라 펄스를 만들 것입니다. 참고로 교류 주파수는 꽤 높은 주파수대에 속합니다. 만약 정확히 같은 주파수에서만 작동할 수 있는 다른 기기를 가져와 에너지 공급원에 가까이 놓는다면 두 기기는 강력 결합이라는 상태에 들어가 자기 에너지를 주고 받는 것이 가능해집니다. 결국 처음엔 전기로 시작해서 그 전기를 자기장 형태로 바꾸고 그 다음엔 반대로 자기장을 전기로 전환하는 것입니다. 그럼 그 전기를 사용하기만 하면 되는거죠.

제가 가장 많이 받는 질문은 이것이 과연 안전한지 여부입니다. 휴대폰의 안정성에 의문을 제기하는 것처럼 말이죠. 우선 이 기술은 전자 방사 기술이 아닙니다. 전자파를 쏘아대는 것이 아닙니다. 전기장은 없고 자기장만 존재하게 됩니다. 전기적인 것은 공급원 혹은 기기 내부에만 존재하게 됩니다. 그리고 이 기술에서 사용되는 자기장은 지구의 자기장과 별반 차이가 없습니다. 지금도 자기장 내에 살고 있다는 걸 생각해보세요.

뿐만 아니라 이 기술로는 똑같은 주파수를 사용하는 기기 사이에서만 에너지를 전달하는 것이 가능합니다. 이건 이 기술의 특징이기도 한데 자연적으로 이런 일이 일어나는 것은 사실상 불가능하죠. 또 마지막으로 저희들이 하는 모든 것을 감시할 정부 기관들이 있습니다. 정부는 인체의 장(場) 노출 정도에 대한 제한 기준을 이미 세워놨고 이 기술은 그 기준을 철저히 지킵니다.

휴대용 전자 기기. 가전 제품. 아마 저 사진 속 전선들의 모습이 익숙할 것입니다. 위쪽에 보이는 건전지도 마찬가지구요. 산업체에서의 활용. 그리고 전기 자동차. 전기 자동차는 정말 멋집니다. 그런데 자동차를 직접 충전해야 한다면 번거롭지 않을까요? 차고 안으로 들어가는 순간 자동차가 혼자서 충전을 한다고 상상해보세요. 단지 차고 바닥에 콘센트와 연결된 매트가 있을 뿐인데 말이죠. 안전하게 그리고 효율적으로 전기 자동차를 충전할 수 있는 것입니다. 응용 가능한 기기들은 이 뿐만이 아닙니다. 몸 안에 내장된 의료 기기. 전원 공급을 위해 기기 일부가 인체 외부로 돌출하는 경우가 없어지니 감염의 위험도 없어지겠죠. 신용 카드랑 로봇 청소기에도 응용 가능합니다.

이제 몇 분 간 이 기술이 어떻게 사용되는지 실제로 보여드리겠습니다. 무엇이 있는지 먼저 알려드리겠습니다. 일단 코일이 있습니다. 이 코일은 높은 주파수로 진동하는 자기장을 생성하는 것이 가능한 RF 증폭기에 연결돼 있습니다. TV 뒷면에 그것을 장착했습니다. 물론 이게 전부는 아닙니다. 더 복잡한 것들도 필요하죠. 전자 기술과 산업기밀을 비롯해 수많은 지적 재산이 결합된 산물입니다. 본론으로 돌아와서 이제 자기장이 생성되고 반대편에 또 다른 자기장이 유도될 것입니다.

시연이 제대로 된다면 약 10초 후에 작동되는 모습을 볼 수 있을겁니다. 아마 여러분이 집에서 TV를 볼 때 전원 코드를 매번 콘센트에 꽂지는 않을 것입니다. 이미 꽂혀진 상태에서 전원 버튼을 누르겠죠. 그 과정을 자동으로 수행하기 위해 조그마한 컴퓨터를 내장시켰는데 그 컴퓨터를 작동시키느라 약 10초 정도가 소요되는 것입니다. 이제 플러그를 꽂으면 여기서 자기장이 만들어지고 이쪽에서 또 다른 자기장이 유도 됩니다. 제가 말했던 것처럼 약 10초 정도면 뭔가 볼 수 있을텐데.......

이건 상업적으로- (박수) 이건 상업적으로 제조된 컬러 TV입니다. 이런 TV를 벽에 걸어놓는다고 상상해보세요. 과연 몇 명이나 그렇게 하기를 원할까요? 벽을 따라 내려오는 전선을 보고 싶은 사람은 없을 것입니다. 그걸 아예 없앨 수 있다고 생각해보세요.

이제 안전한지 여부도 따져봐야겠죠. 아무 일도 일어나지 않습니다. 전 아무런 이상 없습니다. 확신을 가지기 위해 한 번 더 해보죠. 이 때쯤이면 많은 분들이 이 기술을 작은 기기에도 사용할 수 있는지 묻습니다. 솔야직 교수의 아이디어도 아내의 휴대폰으로부터 나왔으니 당연한 질문이죠.

그래서 또 다른걸 여러분에게 보여드리겠습니다. TV 말고도 다른 여러 기기들에 같은걸 적용할 수 있죠. 이건 구글 G1입니다. 최근에 나온 것으로 안드로이드 운영체제를 사용합니다. 아까 누군가가 관련된 얘기를 나누고 있더군요. 건전지가 장착되어서 좋은 사례는 아니지만, WiTricity에서 코일이 들어간 전자장치를 뒷면에 부착시켜둔 것이죠. 화면으로 보여지고 있나요? 네. 좋습니다. 이 기기를 들고 가까이 다가가면 이제 무선으로 전원이 공급되는 휴대폰을 볼 수 있습니다. (박수)

여러분 중 일부는 애플사 제품의 광팬이라는 것을 알고 있습니다. 애플사의 제품은 내부를 들여다보기가 힘듭니다. 그래서 뒷면에 슬리브를 끼웠죠. 하지만 작동은 역시 잘 될 것입니다. 아이폰을 가지고 계신 분들은 이 첫 화면이 익숙할겁니다. (박수)

노키아 제품도 됩니다. 역시 뒷면에 장착시킨 것이 있는데 아마 작동되면서 삑 하고 소리가 날 것입니다. 어쨌든 화면이 밝아지는 것을 볼 수 있습니다. 이런 것이 어떤 곳에 장착될 수 있는지 생각해보세요. 천장에도, 바닥에도, 컴퓨터 밑에도 장착시킬 수 있죠. 만약 휴대폰이 손가방 안에 있다면 들어오자마자 손가방 안에서 작동이 됩니다. 플러그를 꽂는 일은 이제 불필요해집니다. 그걸로 인해 어떤 변화가 있을지 한 번 생각해보세요.

마지막으로 뉴요커 잡지의 선견지명을 기려서 예전에 나왔던 만화 하나를 보여드리겠습니다. 잘 보이지 않는 분들을 위해 읽어드리면 '무슨 무선 기술을 사용한 것 같은데.'라고 적혀 있습니다. 감사합니다. (박수)