How Wireless Energy From Space Could Power Everything | Ali Hajimiri | TED

번역: Sora Hwang 검토: Jihyeon J. Kim

Energy and data are the major currencies of our lives today.

에너지와 데이터가 현재 우리 삶의 주요 통화입니다.

Over the last couple of decades,

지난 수십 년간

we've seen data going from being wired to becoming wireless.

우리는 데이터가 유선에서 무선으로 전환되는 것을 보았습니다.

And this has helped democratize access to information.

이것은 정보에 대한 접근을 민주화하는 데 도움이 되었습니다.

Can we do the same thing with energy?

에너지도 이처럼 할 수 있을까요?

Can we send energy when we want,

우리가 원할 때,

where we want and as much as we want

원하는 곳으로, 원하는 만큼

and in the process, eliminate the last wire?

무선으로 에너지를 보낼 수 있을까요?

If we could do this, the possibilities would be endless.

이걸 할 수 있다면 가능성은 무한합니다.

From Earth to space.

지구에서 우주로요.

I'd like to tell you about our dream of wireless energy transfer today.

저는 오늘 무선 에너지 전송에 대한 저희의 꿈을 여러분께 말씀드리고자 합니다.

It starts with something we are all familiar with -- waves.

우리에게 익숙한 것인 파동으로 시작하겠습니다.

So waves are very essential to our lives.

파동은 우리 생활에 매우 중요한 역할을 합니다.

You can hear this talk because of acoustic waves.

음파로 인해 여러분은 이 이야기를 들을 수 있고,

You can see this talk

빛이라고 하는

because of a certain kind of electromagnetic waves, called light.

특정 전자기파를 통해 이 이야기를 볼 수 있습니다.

And the odds are, if you're watching it on the internet,

인터넷에서 이를 시청하고 있다면

you're using some sort of wireless connectivity

무선 및 RF 파에 의존하는 일종의 무선 연결을

사용하고 있을 확률이 높습니다.

that relies on wireless and RF waves.

If you have two waves that have the same frequency

만약 동일한 주파수를 가지고

and are going up and down

상하로 움직이는

and they come together at some point in space,

두 개의 파동이 어떤 지점에서 만나게 된다면

they will add and make a wave that's twice the height

그들은 결합하여 높이가 두 배인 파동을 만들어 내지만

but carries four times the energy.

에너지는 네 배를 운반하게 됩니다.

Now, if the same two waves come together at some other place in space,

이제 동일한 두 파동이

다른 공간에서 만나지만

but one is running half a period late,

하나가 반주기 늦게 실행되면

they cancel

그들은 상쇄되어

and you get very little energy, practically no energy.

거의 에너지가 없거나

사실상 아무런 에너지도 얻지 못할 것입니다.

This is the basis for a process that has been known for a long time.

이것은 오랫동안 알려진 과정의 기초입니다.

It's called interference.

간섭이라고 하죠.

The idea here is that if you go and sit at the edge of a pond

이 개념은 연못의 가장자리에 앉아

and take both hands and put them in the water

양손을 물에 넣고 위아래로 움직인다면

and move them up and down, each hand makes a wave.

각 손이 파동을 만든다는 것입니다.

But because of the interaction of these waves,

그러나 이러한 파동들의 상호작용으로 인해

there will be some directions where you get more energy

더 많은 에너지를 얻는 방향과

and there are some directions that you will get less.

더 적은 에너지를 얻는 방향이 존재할 것입니다.

Can we make it go only in one direction?

한 방향으로만 파동이 전달되도록 할 수 있을까요?

Well, you need more hands.

그렇다면 손이 더 필요합니다.

And they have to go perfectly synchronized.

그리고 그 손들은 완벽하게 동기화되어야 합니다.

But if you do that,

그렇게 한다면

what happens is that most of your energy starts traveling straight down.

대부분의 에너지가 직선으로

아래쪽으로 이동하게 됩니다.

Now, this is a remarkable thing

이것은 놀라운 일입니다.

because if you think about each one of those little hands,

그 각각의 작은 손, 작은 근원에 대해 생각한다면

그것들은 사방으로

each one of those little sources,

they would send energy all over the place.

에너지를 보낼 것이기 때문입니다.

But when they work together,

하지만 이들이 함께 작동하면

the result is that the energy is going mostly in one direction.

결과적으로 에너지는 주로 한 방향으로 이동합니다.

Now, if the timing was the reason for this happening,

이러한 현상이 발생하는 이유가 타이밍이라면

maybe we can play with it.

우리는 그것을 가지고 놀 수 있을지도 모릅니다.

Maybe we can mess with it and see what happens.

그것을 엉망으로 만들고 어떤 일이 벌어질지 볼 수도 있죠.

So what if each one of these sources

그렇다면 각각 옆의 것보다

goes a little bit after the one next to it?

조금씩 늦게 움직이면 어떻게 될까요?

So in that case,

이 경우

what happens is that these waves start going in different directions,

이 파동들은 다른 방향으로 가기 시작하고

and you can change that direction

타이밍을 제어하는 것만으로

purely by controlling timing and nothing else.

그 방향을 바꿀 수 있습니다.

Now, this makes it possible to change this direction

이제 기계적인 움직임 없이도

without any mechanical movement.

이 방향을 변경할 수 있습니다.

So it can be almost instantaneous.

그렇게 되면 거의 즉각적으로 할 수 있습니다.

You can go even further.

더 나아가

You can think about creating a magnifying glass.

돋보기 만드는 것에 대해 생각해 볼 수 있습니다.

A focusing system,

하나의 초점에

where you can actually send the energy,

에너지의 거의 90%를 보낼 수 있는

most of it, close to 90 percent of it, in one focal point.

초점 시스템입니다.

But again, since you're controlling the timing,

하지만 타이밍을 제어하고 있기 때문에

you can create different focal points, and you can send it to them.

다른 초점을 만들어 보낼 수 있습니다.

And this is the basis for wireless energy transfer.

이것이 무선 에너지 전송의 기본입니다.

It's as if you have an army of ants

이것은 마치

that are working in perfect synchronization.

완벽한 동기화 작업을 수행하는 개미 군대가 있는 것과 같습니다.

And each one of them contributes a little bit of energy.

그들 각각은 작은 에너지를 제공하지만

But as a whole, they send it to the right place.

전제적으로 올바른 장소로 보냅니다.

Now,

이제

obviously here, timing is everything, like life and comedy.

여기서는 분명히 타이밍이 전부입니다.

삶과 코미디처럼 말이죠.

(Laughter)

(웃음)

So we’ve taken this concept,

그래서 우리는 이 개념을 받아들여

and we've built these electronic chips, integrated circuits,

각각이 작은 에너지를 생성하는

that each one of them generates a little bit of power.

전자 칩, 통합 회로를 개발했습니다.

But again, as a group, they are designed to work in perfect synchronization

다시 말해, 그들은 완벽하게 동기화되어 작동하고

and drive these little antennas that transmit the energy.

이 작은 안테나를 구동하여 에너지를 전송하도록 설계되었습니다.

Now this army of ants, or army of antennas,

이제 이 개미 군대 또는 안테나 군대는

is working together to create those focal points of energy.

함께 작동하여 그 에너지의 초점을 만들어 내고 있습니다.

And what I will show you next

다음으로 실제로 그것이 어떻게

is some examples of how that actually operates.

작동하는지에 대한 몇 가지 예시를 보여 드리겠습니다.

So what you have here, for example,

예를 들어, 여기에 있는 것은 발전기 장치로

is a generator unit that's sending power wirelessly to the two receivers.

두 개의 수신기에 무선으로 전력을 전송하고 있습니다.

And here the point is to see how well-defined these focal points are.

여기에서 중요한 점은

이러한 초점이 얼마나 명확한지를 보는 것입니다.

That LED panel basically is receiving that power and showing it.

해당 LED 패널은 기본적으로 그 전력을 수신하고 표시합니다.

So you can see energy is going only where it needs to go and nowhere else.

따라서 에너지가 필요한 곳으로만 전달되고 있음을 확인할 수 있습니다.

You can take this and put one of these generators

이것을 적용하면 이러한 발전기 중 하나를

on the ceiling of your conference room or your living room

회의실이나 거실 천장에 설치하고

and transmit energy to various devices that need energy.

에너지가 필요한 다양한 장치에 에너지를 전송할 수 있습니다.

Now this generator on the ceiling is going to power a light bulb.

이제 천장에 있는 이 발전기가 전구에 전력을 공급할 것입니다.

Now, as we move the light bulb,

이제 전구를 움직이면

what happens is that you see

새로운 위치에는

that there's no energy in the new location,

에너지가 없음을 알 수 있습니다.

but the system finds it, tracks it

그러나 시스템이 그것을 찾고 추적하여

and sends it to the new location.

새로운 위치로 에너지를 전송합니다.

And you can see that it dynamically tracks it back and forth.

이제 시스템이 동적으로 추적한다는 것을 알 수 있습니다.

You can use this to send energy to one light bulb

이를 이용하여 하나의 전구로

or to the next one or to both of them at the same time.

또는 이어 다른 전구로

또는 두 전구 동시에 에너지를 보낼 수 있습니다.

Now you can use something like this, for example, to power a drone.

이제 이와 같은 것을 사용하여

드론에도 전력을 공급할 수 있습니다.

This is a battery-less drone

이것은 배터리 없는 드론인데

that's being purely powered by that generator

순전히 저 발전기로만 전력이 공급됩니다.

facing up from the bottom.

바닥에서 위를 향하고 있죠.

And it can also use the same tracking approach to track the drone.

동일한 추적 방식을 사용하여 드론을 추적할 수도 있습니다.

So now that we know that we can send energy wirelessly,

이제 무선으로 에너지를 보낼 수 있다는 사실은 알았는데

the question is, how far can we go?

문제는 어디까지 갈 수 있나입니다.

Really, how far can we go?

정말 어디까지 갈 수 있을까요?

Could we put photovoltaics in space,

우주에 광전지를 설치하고

solar panels in space,

태양 전지판을 설치해서

and collect the energy and send that wirelessly to Earth?

에너지를 모아 무선으로 지구로 보낼 수 있을까요?

This is not a new idea.

이는 새로운 아이디어가 아닙니다.

The first time it was mentioned,

처음으로 언급된 때는

it was in a short science-fiction story by Isaac Asimov from 1941.

1941년에 이삭 아시모프가 쓴

단편 공상 과학 소설에서였습니다.

And what I love about this story is that

이 이야기에서 좋아하는 점은

it's about a self-conscious robot.

자의식을 가진 로봇에 관한 것이라는 점입니다.

And the humans describing this idea to the self-conscious robot,

그리고 인간들이 이 아이디어를 자의식을 가진 로봇에게 설명하자

after which the robot says,

로봇은

"Do you expect me to believe such a far-fetched, crazy notion?

“내가 그렇게 터무니없고 말도 안 되는 생각을 믿을 것이라고 기대합니까?

What do you take me for?"

나를 무엇으로 생각합니까?” 라고 말합니다.

The first question almost always asked is that,

첫 번째로 거의 항상 묻는 질문은

“Why do you want to put your solar panels in space?

“왜 태양 전지판을 우주에 두려고 하는 거지?

Why don’t you put them up in the desert and be done with it?” Right?

왜 사막에 설치해서 끝내지 않는 거야?” 그렇죠?

A few reasons.

몇 가지 이유가 있습니다.

First is that in space you get about eight times more energy

첫째로, 우주에서는 약 8배 정도 더 많은 에너지를 얻을 수 있습니다.

because you don't have day and night,

왜냐하면 우주는 낮과 밤이 없고

you don't have clouds, you don't have seasons,

구름도 계절도 없으며

and you don't have the atmospheric absorption.

대기 흡수도 없기 때문입니다.

Also, now that you have this ability to send energy where you want

또한 원하는 곳에 원하는 시간에

and when you want dynamically,

동적으로 에너지를 전송할 수 있기 때문에

you can imagine that you have dispatchable power.

신속하게 전력을 공급 받을 수 있습니다.

On top of that,

무엇보다도

it's an always-available power.

언제든 사용 가능하다는 것입니다.

This can be used for a place, for example,

예를 들어, 허리케인으로 인해

let's say an island hit by a hurricane

전기가 공급되지 않는 섬과 같은

where there’s no power.

장소에 사용될 수 있습니다.

Or a city in war zone

또는 전력 인프라가

where the power infrastructure is being constantly attacked.

지속적으로 공격 받는 전쟁 지역과 같은 곳에 사용될 수 있습니다.

You can think about using this to send power

송전 인프라가 없는

to a remote village in sub-Saharan Africa

아프리카 사하라 지역의 외딴 마을에

where there is no infrastructure for power transmission.

전력을 공급할 수 있습니다.

And that way democratize the access to energy.

이런 식으로 에너지 접근을 민주화할 수 있습니다.

Or send it somewhere above the Arctic circle.

또는 북극권 위 어딘가로 에너지를 전송할 수도 있습니다.

So all of these things are great.

이 모든 것들은 훌륭한 아이디어입니다.

But the question is,

그런데 문제는

if it has been known for such a long time and it's such a great thing,

이렇게 오래전부터 알려지고 그렇게 대단한 일이라면

why hasn't it been done so far?

왜 지금까지 하지 않았을까 하는 것입니다.

The main reason is that the way it has been envisioned before,

주된 이유는 이전에 그것이

they've been thinking about it as a big elephant.

큰 코끼리로 상상되어 왔기 때문입니다.

If you're thinking about putting big solar panels in space,

우주에 큰 태양 전지판을 설치하고

collecting the power, generating a lot of energy,

전력을 수집하고 많은 에너지를 생성한 다음

and then putting it into a massive parabolic dish antenna

거대한 포물선 안테나에 전력을 공급하여

지구의 고정된 위치로 전송하는 방식으로 생각해왔기 때문입니다.

and sending it to a fixed location on Earth.

Sending things to space is expensive.

우주로 보내는 것은 비용이 많이 듭니다.

You pay dollars -- and that's plural -- per gram.

그램 당 몇 달러를 지불해야 합니다.

The other problem is that even if you could afford it,

또 다른 문제는 비용을 감당할 수 있다고 해도

assembly of something like this in space

이러한 것을 우주에서 조립하는 것은

is still beyond the capabilities that we have today.

오늘날 여전히 우리의 능력 밖입니다.

So we came up with a very different approach

그래서 발전기를 유연하고

where we took our generators

천과 같은 구조물로 만드는

and turned them into flexible, fabric-like structures.

다른 접근 방식을 생각해 냈습니다.

We are utilizing the amazing power of electronics,

우리는 통합 전자, 유연한 전자의

integrated electronics and flexible electronics,

놀라운 힘을 활용하여

to make this very lightweight, flexible, fabric-like structures

말아서 포장할 수 있는 매우 가볍고 유연한

that you can roll and pack.

직물과 같은 구조를 만들고 있습니다.

And this allows you to have these satellites packed for launch

이로써 이러한 위성들을 우주에 발사하고 배치하도록

and deployed in space,

포장이 가능하게 되었는데

where each one of these units

각 유닛은

would be about several tens of meters on the side.

한 면의 길이가 몇십 미터 정도 될 것입니다.

And then you can pack a whole bunch of them

그런 다음 그것들을 한 꾸러미로 포장하고

and create a constellation of them

우주에서 날아다닐 배치를 정하고

that flies in space

지구로 그린 에너지를 보낼

and forms your power station to send green energy to Earth.

발전소를 형성합니다.

This will be flying in formation around the Earth.

이것은 지구 주변에서 형성된 형태로 날아다닐 것입니다.

Obviously, this is not the size of the planet

당연히 이는 행성만큼 크진 않습니다.

because we're talking about a kilometer across for the whole whole constellation

전체 위성 꾸러미의 지름이 1km 정도인데

and the planet is a little bit larger than a kilometer.

행성은 1km보다 조금 더 크니까요.

We've been developing, as a proof of concept,

우리는 이 개념을 증명하고

technology demonstrator,

기술 시연을 위해

and this is called Maple,

‘Maple’이라는 것을 개발했는데

which demonstrates the power of flexible structures

이는 유연한 구조와 전자 회로 기술이

and electronic circuitry

우주에서 전력을 생성하고

to generate and transmit power in space.

전송하는 능력을 보여줍니다.

We integrated that with two other technology demonstrators

우리는 이를 저와 제 동료 두 명이 이끄는

for deployable structures and photovoltaics

세 팀이 개발한 배치 가능한 구조와

that were developed by three teams,

태양 전지판을 포함한

led by myself and two of my colleagues.

두 가지 다른 기술 시연체를 통합했습니다.

And we integrated into a satellite that was launched recently.

그리고 최근에 발사된 위성에 이를 통합했습니다.

And the purpose of this experiment

이 실험의 목적은

has been to demonstrate the power transfer,

우주에서 무선 전력 전송을

wireless power transfer in space.

증명하는 것이었습니다.

Now that brings me back to the promise of wireless energy transfer

이제 무선 에너지 전송의 약속과 그것이 우리에게 무엇을 의미할 수 있는지

and what it could mean for us.

다시 생각하게 되었습니다.

I believe this technology is too compelling to go away.

저는 이 기술이 사라지기에는 너무 매력적이라고 생각합니다.

And I believe it's bound to appear in our lives in one form or another.

그리고 어떤 형태로든 우리 생활에 나타날 수밖에 없을 것이라 믿습니다.

And that is something to look forward to.

그것은 기대할 만한 것입니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)