에너지 농부와 자전거 발전기

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“와, 불 들어온다!” 자전거발전기 제작후기

http://www.ecoseoul.or.kr/xe/3016

2009.11.06 17:48:20 330

지난 10월31부터 11월1일까지 환경센터에서 ‘서울에서 에너지농부 되기: 자전거 발전기 DIY’ 워크샵이 열렸습니다. 첫날 비가 내려 쌀쌀한 날씨가 이어지는 속에서도 참가자분들은 자전거 발전기의 원리를 이해하고 직접 제작에 힘을 모았습니다.

둘째날 자전거 발전기가 완성되기까지 과정을 참가자 신대식 님의 후기로 싣습니다. 신대식 님은 얼마 전 자신의 주택에 직접 태양광발전기를 설치하는 등 재생가능에너지 기술에 풍부한 관심과 경험을 보여주셨습니다. <편집자>

“와, 불이 들어온다!” 자전거 발전기 제작워크샵 현장

장소를 제공하시고 교육을 잘 받을 수 있도록 많은 노력을 하신 서울환경연합과 관계자 여러분들에게 감사를 드립니다. 흐리고 쌀쌀한 날씨에 많은 분들이 오셔서 즐겁고 신나고 유익한 교육이었습니다. 

참석한 분들과의 인사를 나누고 강사 이현민 소장님의 에너지의 소중함과 일상생활에서의 에너지 절약 방법 등을 듣고 저 자신의 에너지 절약노력이 부족했음을 느꼈습니다.

장소를 이동해 본격적인 자전거 발전기 제작에 들어갑니다. 우선 제작에 필요한 공구, 틀등 준비물을 소개하고, 시간이 오래 걸리는 고정자, 회전자 만들기에 나섭니다. 우선 고정자에 만드는데 중요한 코일감기를 하여 10개를 만들어야 합니다. 

 

코일감기. 구리선을 125바퀴 감아 250g 기준에 근접하게 만들어야 한다.

이현민 소장님께서 첫 번째의 코일을 감으며 요령 및 지켜야할 기준을 설명합니다. 보기에는 참 쉽습니다. 저도 배운 대로 감아보기로 했습니다. 그까지 것이라 생각하였는데 막상 자리를 잡고 하려니 서두르게 됩니다. 코일도 두꺼워(1.15mm) 보던 대로 잘 되지 않네요. 어째든 시간이 지나고 힘도 들고 하니 125바퀴를 감았습니다. 이제 감은 코일의 무게를 재니 거의 기준선(250g)에 근접했습니다. 휴 다행이네……. 코일 10개가 같은 횟수에 비슷한 무게로 감아야 제 성능을 낼 수 있기 때문입니다. 다른 참가자도 하나씩 만들어 모두 10개의 코일 뭉치를 완성했습니다.

코일을 감는 동안 다른 사람들은 고정자, 회전자를 만드는데 필요한 틀을 손질합니다. 틀은 발전기를 제작할 때마다 만들지 않고 한 번 만들어 계속해서 사용합니다. 그래서 예전에 작업하고 붙어있는 수지나 기타 지저분한 물질을 제거해 반들반들하게 만들고 표면을 왁스로 칠해 놓습니다. 왁스는 수지가 달라붙지 못하게 하여 틀에서 고정자, 회전자가 잘 분리되도록 합니다.

 

완성된 10개의 코일 뭉치의 모습.

이제 코일을 배치하고 연결을 하는 작업을 합니다. 이 작업은 경험과 지식이 필요한 작업이라 강사 김종성 님께서 일을 하고 우리는 옆에서 지켜보았습니다. 코일 하나하나 작업하는데 시간도 많이 걸리고 집중력도 필요해 보입니다. (나도 해보고 싶다!) 

어느덧 시간이 흘러 어두워졌습니다. 이제 수지를 틀에 붓는 것으로 첫째날 작업을 마치려 합니다. 수지는 화학약품을 혼합해 냄새가 많이 납니다. 그래서 제일 마지막에 합니다.

 

틀에 왁스칠을 하고 있는 신대식 님의 모습.

탈크 + 수지 + 촉매제를 넣고 휘저어 잘 섞이게 합니다. 잘 섞은 수지를 회전자, 고정자 틀에 붓습니다. 빈틈이 없게 젓가락으로 두들겨 잘 정리합니다. 내일 아침에 굳어서 딱딱한 상태가 될 겁니다.

* * *

둘 째날, 어제 만든 것으로 자전거발전기를 조립 완성합니다.

완성된 자전거 발전기를 타고 즐거워하는 선생님.

어제 저녁에 수지를 부은 고정자, 회전자를 틀에서 분리하는 작업을 합니다. 고정자가 잘 분리되지 않네요. 가운데 있던 나무틀에 왁스가 덜 발라진 것 같습니다. 

이제 고정자, 회전자를 다듬는 작업을 합니다. 표면, 모서리 등의 울퉁불퉁한 부분을 사포(샌드페이퍼)로 다듬어요. 고정자, 회전자 작업을 하는 동안 강사 김종성 님께서 자전거를 발전기용도로 사용할 수 있게 지지대도 만들고 전압계도 설치합니다.

자전거도 준비되고 회전자, 고정자도 준비되어 이제 자전거에 조립을 합니다. 고정자-회전자-고정자 순서로 조립을 합니다. 조립이 쉽지 않지만 볼트, 너트를 사용해 조립합니다. 

조립이 끝난 고정자, 회전자를 자전거의 허브(회전자와 고정자를 고정시켜 회전을 돕습니다)에 조립하고 그것을 자전거 틀에 맞춰 답니다. 그리고 지지대 등을 용접해 고정합니다. 체인을 걸고 회전이 잘 되나 돌려봅니다. 완성이 돼가는 것 같네요.

고정자에서 나오는 케이블을 정류자(다이오드)에 연결합니다. 마지막으로 정류자의 플러스와 마이너스 극에서 선을 연결해 부하(간단한 LED 전구)에 연결합니다. 

와, 불이 들어온다! 모두 노력을 기울인 자전거 발전기가 완성됐습니다. 자전거 발전기를 앞에 두고 모두 모여 기념촬영을 하고 마무리하였습니다.

글=교육생 신대식

http://www.ecoseoul.or.kr/xe/?document_srl=3016&mid=climate_news 

헬스용 자전거 발전기 개발 10억 들였어요" 8년 연구끝에 발명 성공한 최만일·양성식씨 어른이 1시간 페달 돌리면 형광등 5시간 밝힐 수 있어 올해 美·유럽 전시회 출품

70대 체육인과 60대 사업가가 헬스용 자전거의 페달을 돌려 전기를 얻는 자전거 발전기를 8년간의 연구 끝에 개발했다. 경기도 부천시에 사는 최만일(75·유도 명예8단)씨와 모터 제조공장을 운영하는 양성식(62)씨가 주인공이다.

양씨의 설명에 따르면 이 자전거 발전기는 기존의 자전거 발전시스템과는 다르다. 기존 자전거 발전기는 발전량이 초당 1w정도의 소량이고 달릴 때만 쓸 수 있는 소모성인 반면 헬스용 자전거 발전기는 초당 100w 정도로 발전량이 크고 저장도 가능하다는 것이다. 집에서 헬스용 자전거로 운동을 하면서 자전거에 전기 코드만 꽂으면 여러 가전제품을 이용할 수 있는 이점이 있다고 한다.

양씨는 "어른이 1~2시간 정도 헬스용 자전거 페달을 돌리면 선풍기는 4~5시간, 가습기는 10시간 정도 쓸 수 있고, 형광등을 5시간 정도 밝힐 수 있는 전기가 만들어진다"면서 "차를 끓이는 전기포트나 휴대폰 충전, 가습기, 공기정화기, 전기방석, 전기담요 등 쓰임새가 다양하다"고 말했다.

이 아이디어를 낸 사람은 최씨. 1990년대에 부천에서 헬스장을 운영했던 최씨는 젊은이들이 헬스장에서 쓰는 힘을 어떻게 이용할 수 없을까 고심하던 끝에 발전기를 생각해냈다. 2000년 지인의 소개로 전기기기 기술자인 양씨를 만나 본격적인 개발에 들어갔다.

▲ 자전거발전기를 발명한 양성식씨와 최만일씨(사진 오른쪽)

최씨는 "발전 기능이 달린 헬스용 자전거는 가격이 70만~80만원대로 기존의 헬스용 자전거와 거의 비슷한 수준이 될 것"이라면서 "지금까지 개발에 쏟아 부은 돈만도 거의 10억원에 이른다"고 말했다. 열한 살 때 시계공으로 일하기 시작했다는 최씨는 어려서부터 발명 분야에 관심이 많았다고 했다. 국내에서 처음으로 탑시계를 만들어 장관상을 받기도 했고 서울 종로에서 시계 공장을 운영해 한 때 돈도 많이 벌었다. 발명협회 초대 상임이사를 지내기도 했다

두 사람은 자전거 발전기를 올해 미국과 유럽의 환경 관련 상품 전시회에 출품하고 10월 부산에서 열리는 환경에너지 전시회에 전시도 할 예정이다.

최씨는 "집에서 가족이 돌아가면서 하루 20분 정도씩 운동을 하면 저절로 발전이 되고 충전이 되기 때문에 갑자기 단전이 되었을 경우 등 비상 상황 때 요긴하게 쓸 수 있다"면서 "고유가시대에 에너지난을 덜고 환경 오염도 줄이고 건강도 지키는 일석삼조의 효과가 있다"고 말했다.[95만원]

 http://www.highforcem.com/product_11.html

발전기 원리

자전거의 발전기든, 화력발전소의 발전기든, 원자력 발전소의 발전기든, 모든 발전기의 원리는 동일합니다. 일단 사람의 힘을 이용하든, 석유,석탄,태양열,원자력등의 모든 힘을 증기압같은 운동에너지로 바꿔서 코일로 감긴 도선을 움직이는 것입니다. 그러면 자기장이 발생하는데, 이 자기장의 변화가 도선에 전류를 유도합니다.

 

* 힘의 에너지를 플레밍의 왼손법칙에 의해서 자기장을 발생시키고 전류를 유도하는 것이 발전기의 원리입니다.  

 

발전기의 원리 :
코일로 감긴 도선 주변의 자기장에 변화를 준다.
이 자기장의 변화가 도선(전기를 흐르게 하는 선)에 전류를 유도, 발생시킨다.
이 전류가 에너지의 한 형태로서 발생한다. 이때 자기장의 변화를 주게 하는 힘의 원천은
석유, 석탄과 같은 화석연료의 연소로 또는 원자력을 이용하여 나오는 증기압을 이용하여
터빈을 돌리고 이때 터빈과 같이 연결되어 있는 회전자를 돌리는 것이다.  

 

밑에는 몇가지 퍼와봤습니다.  

 

@일단 모터를 생각해보지요.
어릴 때 프라모델 탱크나, 잠수함에 들어있는 작은 모터도 상관없습니다.
1.5V 건전지 두개를 직렬로 연결하고 스위치를 on 시키면 모터가 돌아가지요?

거꾸로 생각해 보겠습니다.
모터를 손으로 돌리면 반대로 모터에서 3V의 전기가 나오게 됩니다.(실제로 돌리면 모터가 고장이 나지요) 하지만 원리는 그것입니다.

그걸 발로 돌리는 것이 자전거에 붙어있는 후래쉬고요. 휘발류를 넣어서 동력으로 돌리면 공장에서 쓰는 자가발전기가 되는겁니다.

 

@직류발전기 & 교류발전기

보통 자석과 코일을 이용해서 만든 직류 발전기는 교류 발전기에 정류장치를 붙인 것이기 때문에 직류 발전기라는 것은 생각하지 않으셔도 됩니다.
그리고 거의 사용되지 않습니다. 학교에서 교육용으로만 쓴다고 생각하시면 될것입니다.
장난감 가게에서 파는 직류 모터를 가져다다 꺼꾸로 돌리면 직류 발전기가 됩니다. 정류 장치까지 포함되어 있죠. 그렇지만 이건 완전한 직류가 아니고 교류를 정류한 것이기 때문에 맥류라고 부릅니다.
여기서 정류장치를 떼어내면 간단한 교류 발전기가 됩니다.
조그만 모터속에는 고정된 자석과 회전하는 코일이 들어있습니다.
교류발전기는 자석에서 만든 자기장속에 코일이 지나갈 때 전기장이 유도되는 원리를 사용합니다. 전압은 (자기장의 세기 *자기장이 코일을 통과하는 면적의 변화속도)에 의하여 결정됩니다. 코일이 돌면 자기장의 방향과 코일이 자기장에 수직한 방향으로 본 면적이 변하죠. 그래서 전기가 생깁니다.
이 면적의 변화비율이 일정하지 않기 때문에 교류 전기의 전압이 연속적으로 변하는 것입니다.
그러므로 자기장이 세면, 코일이 빨리 움직이면 전압이 높아집니다.
그렇지만 대개 교류의 주파수를 고정하기 때문에 코일을 움직이는 속도를 바꿀수는 없고 자기장의 세기를 바꾸어야 합니다.

그렇지만 실제로 발전기 내에는 자석이 없습니다. 코일들만이 있을 뿐입니다. 초기에 약간의 전기를 걸어주어 발전기가 가동하기 시작하면 자체에서 발전된 전류를 코일에 흘려 자기장을 발생시킵니다. 이는 모터에서 유도 전동기의 원리와 같은 것입니다.

[동영상] 자전거 발전기 워크샵(실습)

bicycle generator workshop(practice) from jieon on Vimeo.

[동영상] 자전거 발전기 워크샵(설명)

bicycle generator workshop(explanation) from jieon on Vimeo.

[동영상] 인터뷰 (업데이트: 2010/11/1, 국민대 언론정보학부)

2010 자전거 발전기 워크샵(인터뷰) from jieon on Vimeo.

교육자료(PDF, 924kb)

자료집_09oct(A5).pdf

휴대용 자가발전기

1.  P < (직경) 8.0cm X 12.5cm(L) 8.6cm(H) : 규격 제품> 샤프트 직경: 0.8cm

2. 회전수대비 출력 전압
가. 400 RPM---->DC 12V ---> 20w-25w
나. 600 RPM---->DC 24V ---> 40w-45w

과부하에도 절대 소손이 되지 않음.
최대부하 즉 단락(쇼트) 시키고 돌려도 미열만 발생.
배낭여행, 등산등 장기간 여행시 꼭 필요한 자가발전기 오지 여행등을 다닐때 필수장비입니다.
천천히 돌리면서 노트북을 사용하고 , 핸드폰를 사용할수 있다면 사막 여행이나 천재지변 재난지역을
여행하는 분에게는 딱인 제품입니다.
학교에서 동력발전기 및 풍력 발전기 실험용으로 좋습니다.
학습용 발전기 세트 구성으로 좋습니다.
무전기 사용시 한손으로 직접 돌리면서 송신이 가능합니다.
(10w~20w) #콘트롤러 선택시 참고
(전압이 2개 이상 필요할경우 여러개 구입하시는 방법과 차량전원에 연결하여 3v, 4.5v, 6v, 9v, 12v 멀티 잭을 구입하여 사용하시는 방법이 있습니다.)
1. DC 10 ~ 39V 입력 --> 4.2v 2A 9~40w ==> 휴대폰 직접사용/ 리튬폴리머 전지 충전/디지탈카메라
2.DC 10 ~ 39V 입력 --> 5v 2A 10~40w ==> 네비게이션 직접사용 및 충전
3.DC 10 ~ 39V 입력 --> 8.4v 2A 18~50w ==> 무전기 배터리/전동릴배터리/자전거라이트 배터리/카메라 충전
4.DC 10 ~ 39V 입력 --> 12v 2A 25~60w ==> 만능 충전기용 전압, 차량용 충전기를 구입하여 노트북 , 네비게이션, 휴대폰, 무전기, 카메라,후레쉬, 등을 충전할수있는 만능 전압입니다.
5.DC 10 ~ 39V 입력 --> 15.5v 2A 30~60w ==>자동차 및 오토바이 배터리 충전용 전압 기타 자세한 제품문의 : 010-2488-1227  http://itempage.auction.co.kr/DetailView.aspx?itemno=A548580651

할로겐 G (Harogen Gear type) 기어타입

*제품설명

할로겐은 사람의 운동에너지를 동력으로 발전을 하고, 발전된 전기를 실제 사용 할 수 있는 휴대용 비상발전기입니다.

천복기계(주)의 특허기술인 '영구자석저속발전기'를 적용하여 제작되었습니다.

손으로 핸들을 돌리면서 발전하는 방식이며 구동속도에 따라서 40w정도까지 발전을 하 여 DC12V로 바로 출력해서 쓰거나 배터리를 연결해서 충전할 수 있습니다.

캠핑,낚시 등에 요긴하게 사용할 수 있으며 전기사정이 안 좋은 곳에서는 비상전기로 활용할 수도 있습니다.

*사양

[제품규격] : 140*190*210

[전기사양]: Rpm :60~90, Output: 36w, Phase: 3, Insulation: B

[제품무게] : 6kg and below - 12볼트 배터리 -

1분동안 운동하면 10분간 3w LED램프를 켤 수 있다.

* 용도 비상등, 캠핑, 낚시, 휴대폰충전 등

[광명]

좋은 자료는 공유하는 것이라 설파하시는 훈장님의 철학을 실천하려 퍼 갑니다.^^