미국의 노던 애리조나 대학(Northern Arizona University) 기계공학과 교수인 Michael Shafer는 자신이 연구하는 주변 환경이 높은 산들로 둘러싼 사막지대에서 이루어지고 있음에도 불구하고 해양 에너지와 관련된 분야를 연구하고 있다. 그는 해양 포유동물을 모니터링하는 프로젝트와 관련하여 자신의 과학적 지식을 활용 중에 있다. 미국립과학재단(National Science Foundation)으로부터 634,000 달러 (약 7억원)의 지원금을 받은 Shafer 교수는 해양 포유동물 모니터링에 필요한 에너지를 현장에서 직접 확보하는 기술을 개발하고 있다.
해양 포유동물에 대해 연구하는 과학자들은 동물들에 GPS 센서를 부착하여 이들의 활동이나 주변 환경에 대해 지속적으로 관찰 및 연구하고 있다. 그렇지만 GPS 센서에 사용되는 배터리의 수명이 짧다는 문제가 있다. 그리고 관찰 데이터가 메모리칩에 저장되어 있기 때문에 해당 동물로부터 그 데이터를 확보해야만 제약 사항도 있다. 일부 시스템은 위성으로 데이터를 전송하는 방식을 택하고 있지만 이러한 과정이 이루어지기 위해서는 많은 에너지를 필요로 한다.
Shafer 교수의 연구는 해양동물들이 살고 있는 환경에서 에너지를 수확하는 방안을 찾고자 한다. 이들은 초기 실험에서 바다 코끼리를 이용할 계획이다. Shafer 교수는 "우리는 동물에 태그를 달았을 때 이들 태그의 에너지 공급에 도움을 줄 수 있는 다양한 에너지 변환 기술을 조사하고 있다"고 밝혔다. 이러한 방법 중 하나는 태양복사(Solar Radiation)를 이용하는 것으로 다양한 수심에서 태양에너지를 활용할 수 있다. 또 다른 방법은 바다 코끼리가 수영을 하거나 바다로 잠수하였을 때 생성되는 기계적 에너지를 변환하는 것이다. 바다 코끼리는 무게가 약 8,800파운드(약 4톤) 정도로 거의 5톤 트럭의 무게와 유사한 수준이다. 이들 해양 포유동물은 일반적으로 중앙 캘리포니아 해변에서 알라스카의 알류산 열도(Aleutian Islands)까지 2,620마일을 이동한다.
연구진이 도출하고 있는 다양한 에너지 수확 방안에는 각각의 장점과 단점이 존재한다. 이에 대해 Shafer 교수는 "한 가지 방법만으로 모든 동물에 적용할 수 없기 때문에 우리는 보다 다양한 종에 적용하여 최상의 유용성을 제공하는 1~2가지의 기술을 개발하는데 관심이 있다"고 밝혔다. 노던 애리조나 대학 전기및컴퓨터공학과 교수인 Paul Flikkema는 Shafer 교수의 연구 프로젝트에 참여하여 자신의 전문 지식을 활용할 예정이다. 그리고 연구팀은 캘리포니아 대학(University of California)과도 협력을 진행하고 있다. 캘리포니아 대학은 해양 포유동물 연구와 관련하여 오랜 역사를 갖고 있다.
Researchers powering marine science with ambient energy
Despite working in the high-mountain desert of a landlocked state, Michael Shafer, assistant professor of mechanical engineering at Northern Arizona University, is delving into ocean waters and assisting marine scientists with wildlife monitoring research.
Shafer has been awarded a $634,000 grant from the National Science Foundation to develop energy-harvesting technologies for monitoring marine mammals.
Scientists place tags with GPS sensors on animals so their activities and environments can be observed and studied.
Current research is limited by the sensors' short battery lifespans or because data is stored on a memory chip and needs to be retrieved from the animal. Some systems offload data to satellites but the process requires a lot of energy.
Shafer's grant will explore energy harvesting from the environment, using elephant seals for the initial experiments.
"We are examining a variety of transduction methods to help supplement the energy budgets of these tags when they are deployed," Shafer said. One of the methods is solar radiation, which uses the sun to power tags at various depths. The other method would harness energy created by the elephant seals as they swim and dive in the ocean.
Elephant seals can weigh up to 8,800 pounds, nearly as heavy as a five-ton monster truck. The mammals regularly travel 2,620 miles between the central California coast and Alaska's Aleutian Islands.
Methods for these prototypes each have potential, and drawbacks. "One solution is not going to work for all animals so we are interested in finding one or two technologies that can work over a broad spectrum of species and provide the most usability," Shafer said.
Paul Flikkema, professor of electrical engineering and computer science at NAU, will join Shafer on the NSF-funded wildlife monitoring and employ graduate and undergraduate students to work on the research. The group will also collaborate with the University of California, Santa Cruz, which has a long history of marine mammal research.
즐겨찾기 추가 
시작페이지로 설정
