<엔지니어링리더상> '자기부상신발'
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<엔지니어링리더상> '자기부상신발'
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  • 승인 2013.10.23 20:19
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Designed by 김기훈, 김민섭, 남은지(동국대학교) 

1. 사업배경
처음 아이디어를 고안할 때 ‘기존의 기술을 이용할 것’, ‘친환경적이어야 할 것’, ‘새로운 문화적 컨텐츠를 창출할 것’ 이 세 가지 원칙을 세우고 구상했다. 이 세 가지를 현존하는 사회간접자본에 접목시키려 하였고, 대표적인 사회간접자본인 도로, 항만, 공항 등의 분야를 고려했다. 그 중 ‘기존의 도로를 바꾸어 새로운 문화를 창출 할 수 있지 않을까’하며 생각을 모았고 세 가지 원칙을 지키며 도출한 결과가 ‘자기 부상 신발’이었다.

화석연료 사용으로 인해 이산화탄소 배출량의 증가는 전 세계인의 고민이 되고 있다. 이로 인해 이산화탄소 배출량을 줄이려는 비용 또한 늘어나고 있는 추세이다. 환경을 지키기 위한 노력으로 친환경제품이나 관련 레저문화가 화두가 되고 있는 시점에 적합한 새로운 이동수단으로 활용될 것이라고 생각한다.

자기부상신발은 이미 우리가 널리 알고 있는 전자기 유도 방식의 원리를 통한 자기 부상 원리를 이용한다. 따라서 대체 에너지를 연구하지 않더라도 즉시 사업에 착수 할 수 있으며, ‘화석연료 사용 절감→이산화탄소 배출량 감소’라는 공식을 빠르게 실현할 수 있다.

 

2. 동작원리
자기 부상 신발은 전자기석의 ‘척력’을 이용하여 도로 위를 마찰력 없이 떠다닐 수 있도록 한다. 이 때 자석을 이용한 자기력을 활용하는데 자기력은 다른 극성끼리는 서로 끌어당기는 ‘인력’, 같은 극성끼리는 서로 밀어내는 ‘척력’이 있다. 도로 밑에는 전자기석을 설치하고 전자기 유도 장치를 이용하여 전자기석에 특정 극성을 띄도록 한다.

또한 자기 부상 신발에는 배터리 충전 방식인 전자기 유도 장치를 이용하여 신발에 달린 자기 부상 신발에 도로 밑의 전자기석과 같은 극성을 띠도록 한다. 도로 밑의 전자기석과 자기 부상신발의 전자기석은 같은 극성을 띄게 되므로 ‘척력’이 작용한다. ‘척력’으로 인해 전자기석은 사람을 위로 밀고, 자기 부상 신발은 도로를 아래로 미는 힘이 작용하여 도로위에 사람이 부양할 수 있다.

사람이 물리적 힘을 일정하게 계속 가하지 않더라도 초기에 사용자가 약간의 추진력만 준다면 자전거가 주행하는 정도의 속도로 쉽고 빠르게 주행이 가능하다. 사용자가 추진력을 주는 방법은 균형을 잡고 바닥을 미끄러지며 걷듯이 걷는 방법이다. 좌우 방향 긴급 전환 및 속도 조절, 정지는 스마트폰과 자기 부상 신발의 블루투스 교신을 이용해 조절, 정지 시킬 수 있다.

3. 구조
① 자기 부상 도로 : 일반적인 도로 밑에 전자기석과 전자기 유도 장치를 설치한다.
- 전자기석 : 전자기 유도 장치에 의해 자성을 띄게 된다. 자성을 잘 띌 수 있는 금속으로 만들어진다.
- 전자기 유도 장치 : 전류를 이용하여 전자기석에 특정 극성을 띄게 한다.

② 자기 부상 신발 : 우리가 일반적으로 신을 수 있는 신발에 탈부착 할 수 있는 장치이다.
- 전자기석 : 도로와 마찬가지로 전자기 유도 장치에 의해 자성을 띄게 된다.
- 전자기 유도 장치 : 도로의 전자기 유도 장치와 원리는 같지만, 차이점이 있다면 배터리 충전 방식의 전자기 유도 장치라는 점이다.
- 블루투스 칩 : 스마트기기 또는 자기 부상 신발 컨트롤러와 교신할 수 있는 장치이다. 자기 부상 신발의 전원을 키고 끄는데 사용할 수 있다.
- RFID 칩 : 자기 부상 신발이 분실될 경우를 대비해 위치를 추적할 수 있으며, 자기 부상 신발 장치의 대여·반납, 요금 계산등의 일을 수월하게 할 수 있다.

4. 기대효과
첫째, ‘기존의 기술을 이용’하기 때문에 ‘기존의 기술을 연구 개량’할 수 있어 새로운 대체 에너지 자원을 개발 하는 것보다 초기 비용을 절약할 수 있다.

둘째, ‘친환경’ 아이템이기 때문에 환경적 측면에서도 탁월하다. 기존의 화석연료를 사용하는 운송수단의 이용을 억제할 수 있으므로 이산화탄소 배출을 감소시킬 수 있다. 현재 사회 간접 자본(SOC)중 화석연료의 사용량이 가장 많은 곳은 도로이다. 자기 부상 신발을 이용하여 화석연료의 사용을 줄일 수 있다. 또한 도심 주차 공간 부족의 문제를 해결할 수 있어 도심 공간을 확보할 수 있다. 확보된 도심 공간의 다양한 활용을 통해 도시 환경을 좀 더 쾌적하게 만들 수 있다.

셋째, ‘새로운 컨텐츠 창출’ + ‘이산화탄소 배출량 감소’ + ‘레저 및 운동 효과’라는 시너지효과를 통해 국민 건강 증진이라는 정부의 일반적 목표에 이바지한다. 무릎 관련 질환이 많은 장년층의 경우 경사가 높아 이동하기 힘든 곳이나 장시간 서있어야 하는 대중교통보다 편리하게 이용할 수 있다. 또한, 새로운 사업과 직업군(예 : 퀵서비스 문화, 자기 부상 신발 이용 강사 등)을 탄생시킬 수 있다.

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