1인용 이동수단 ‘스마트 모빌리티’
(위쪽부터) 호버보드, 세그웨이, 초소형 전기차.
○ 과학으로 난다! 호버보드
두 번째는 ‘초전도체’를 이용한 방법이다. 초전도체는 낮은 온도에서 전기저항이 ‘0’에 가까워서 전기가 아주 잘 흐르는 물체를 말한다. 이런 초전도체가 자석을 만나면 내부에 전기가 아주 빨리 흐르면서 자석의 힘과 반대되는 힘이 생긴다. 그 결과 자석을 밀어내면서 위로 떠오른다.
세 번째는 ‘바람’을 이용한 방법이다. 보드 아래에 여러 개의 프로펠러를 달아 바람을 내보내면, 그 힘이 땅을 밀어내면서 공중에 떠오른다.
○ 오뚝이 킥보드! 세그웨이
요즘 거리에서 세그웨이를 타고 다니는 사람을 종종 볼 수 있다. 세그웨이는 탑승자의 자세를 감지해서 앞뒤 좌우로 균형을 맞추며 움직이는 1인용 탈것이다. 사실 세그웨이는 지금으로부터 15년 전에 개발됐다. 2001년 12월, 미국의 발명가 딘 카멘이 ‘T’자 모양으로 생긴 세그웨이를 만들어 세상에 공개했다. 당시 세그웨이를 처음 본 사람들은 모두 깜짝 놀랐다. 몸을 아주 살짝만 기울이면 기울어진 방향으로 움직이고, 다시 몸을 똑바로 세우면 균형을 잡은 채로 멈춰 서 있는 세그웨이가 신기했기 때문이다.
균형을 유지하기 위해 세그웨이에는 두 개의 센서가 들어 있다. 하나는 기울기 센서다. 기울기 센서를 통해 세그웨이가 어떤 방향으로 얼마나 기울어져 있는지 알 수 있다.
또 하나는 움직이는 위치와 속도를 감지하는 자이로 센서다. 자이로 센서는 앞뒤, 좌우, 위아래의 모든 각도 변화를 측정해 위치와 속도를 감지할 수 있다. 두 개의 센서는 자세하고 정확한 측정을 위해 초당 100번 이상 위치정보를 측정한다. 세그웨이는 이러한 측정값의 변화에 따라 바퀴를 앞뒤로 회전하면서 계속해서 균형을 유지한다.
○ 나 혼자 탄다! 초소형 전기차
최근 몇 년 사이에 사람들의 눈길을 끄는 특별한 자동차가 있다. 바로 초소형 전기차다. 보통 초소형 전기차는 길이 2.3m, 너비 1.2m, 높이 1.5m 정도 크기에 무게는 약 470kg이다. 한 사람 또는 두 사람이 붙어서 탈 수 있는 정도의 작은 크기다.
배터리를 전기로 충전해 달리는 전기차는 휘발유나 경유를 연료로 사용하는 차와 달리 배기가스를 전혀 내뿜지 않는다. 또한 저렴한 비용으로 운행할 수 있다.
전기차는 이렇게 장점이 많지만 단점도 있다. 기름을 연료로 쓰는 차보다 느리고, 특히 초소형 전기차는 내부 공간이 좁기 때문에 한 번에 오랜 시간 운전하기가 불편하다. 그러나 도시에서는 고속도로를 제외하고 빠른 속도를 낼 수 없으며, 주로 짧은 거리를 이동하기 때문에 문제가 되지 않는다.
하지만 배터리 충전 시간이 2∼3시간 걸린다는 점은 도심 주행에서도 단점이 될 수 있다. 따라서 배터리 효율성이 초소형 전기차의 성능을 결정한다. 물론 배터리 크기를 크게 하면 더 많은 전기를 저장할 수 있다. 그러나 전기차에 쓰는 리튬이온배터리는 금속 리튬으로 만들기 때문에 크기를 늘리면 아주 무거워진다.
실제 지금 운행되는 470kg 정도의 초소형 전기차에는 무게가 100kg 이상 되는 배터리가 들어 있다. 1회 충전으로 서울에서 강원 춘천까지 거리인 100km를 이동할 수 있다. 과학자들은 충전 시간을 1시간 이내로 줄이고, 효율은 지금보다 2배 높은 배터리를 개발하기 위해 계속해서 연구하고 있다.
오가희 어린이과학동아 기자 solea@donga.com