태양열 전원으로 움직이는 휠체어 개발

KISTI 미리안 2013-06-03

버지니아 대학교 엔지니어링 및 응용과학 스쿨(School of Engineering and Applied Science) 학생 연구팀이, 가동식(retractable) 패널을 가진 태양열 전원 공급 휠체어 디자인으로 2012년 세계 뇌성마비의 날(2012 World Cerebral Palsy Day ) [1분 내에 세계를 변화시키기(Change My World in one Minute)] 대회에서 최우수상을 받았다. 수상자는 4월 27일 샌디에이고에서 개최된 뇌성마비연합(United Cerebral Palsy) 국제 컨퍼런스에서 발표되었는데, 이 대학교 연구팀은 총상금 25,000달러 중에서 최우수상 상금으로 20,000달러를 받았다. 세계적으로 17백만 명의 사람들이 뇌성마비를 앓고 살고 있으며, 이 질병은 한 손이 약한 것에서부터 자발적인 움직임이 거의 불가능한 상황까지 움직임에 영향을 미치는 영원한 장애이다. [세계 뇌성마비의 날]은 장애가 있는 사람들의 생활을 변화시킬 수 있는 무엇인가를 창조하고 개발하며 수정하는 아이디어를 제공하기 위해 뇌성마비를 앓는 사람, 그들의 가족과 친구를 초청하는 날로, 2012년에 시작되었다. 새로운 아이디어는 읽거나 시청하는데 단 1분 정도만 소요될 수 있는 아이디어를 포함한 글이나 비디오로 포스팅된다. 사람들은 온라인으로 접속하여 제안된 아이디어를 검토하고, 사람들의 생활을 가장 혁신적으로 변화시킬 수 있는 아이디어에 투표한다. [세계 뇌성마비의 날] 패널은 제출된 아이디어와 사람들의 투표를 검토하고 개발을 최소화할 수 있는 세 가지 아이디어를 선택한다. 사회적 활동가, 연구원, 발명가 그리고 기술 혁신가들이 선택된 아이디어를 현실로 바꾸고자 초청된다. "우리 연구팀은 매우 제한된 시간 내에 공학적인 문제를 극복하기 위한 솔루션을 찾으려고 긴밀하게 협력했다. 대회에 필요하지 않음에도, 우리는 설계한 것을 시험하기 위해 프로토타입을 제작하고 수정하거나 특정 부분에서는 완전히 새롭게 변화시켰다. 그것을 때로는 여러 번 시행했다"고 버지니아 대학교 연구팀원이자 대학원생인 데니스 엘. 왈돈 3세(Dennis L. Waldron III)는 말했다. 버지니아 대학교 연구팀에는 전기 및 컴퓨터공학과 대학원생인 왈돈(Waldron)씨, 듀칸 맥길브레이(Duncan McGillivray)씨, 크레이그 웅가로(Craig Ungaro)씨와 국립항공우주연구소(National Institute of Aerospace)와 나사 랭글리 연구센터(NASA-Langley Research Center)에서 근무하는 앙킷 사하(Ankit Shah)씨 그리고 기계 및 우주항공공학과 학부 학생인 마리아 미셸(Maria Michael)씨와 김 경(Kyung Kim)씨가 포함되어 있다. 전기 및 컴퓨터공학과 교수이자 버지니아 대학교 및 햄톤의 국립우주항공연구소 랭글리 레지던스 교수(Langley Professor in Residence)인 물 굽타(Mool Gupta) 교수가 그들을 지도했다. 연구팀은 햄톤에 있는 국립우주항공연구소(National Institute of Aerospace)의 연구 및 기술혁신실험단지(Research and Innovation Laboratories Facility)에서 우선 이 장치를 제작했다. 이 프로젝트는 졸업생인 린우드 칩 레이시(Linwood "Chip" Lacy)의 자금 지원을 통해 버지니아 대학교 엔지니어링 스쿨의 익스페리멘탈 프로그램(Experiential Program)의 지원을 받았으며, 굽타(Gupta) 교수가 자신의 교수 자금과 산업계의 도움을 받아 추가적인 재정적 지원을 했다. 휠체어 콘셉트는 컨버터블 자동차의 가동식 지붕 디자인에서 영감을 얻었다. 이 의자는 경량의 튼튼한 재료와 고효율 태양 전지를 사용한다. 이 태양 전지는 설치될 때 길이와 폭 그리고 높이나 무게에서 상당한 추가적인 부담 없이 1㎡ 이상에 버금가는 주문제작된 태양 전지이다. 이 휠체어는 완전히 충전된 상태에서 5mph 속도로 4½ 시간 이상을 작동할 수 있으며, 축전지 하나만으로도 40% 이상의 연장이 가능하며 축전지 없이 태양열 전지 하나만으로는 1mph의 속도로 무한히 운행할 수 있다. 태양열 패널은 날씨가 흐려도 축전지를 충전하며 태양이 있는 날에는 휠체어 이용자에게 그들을 제공한다는 추가적인 이점이 있다. 하나의 스위치로 작동하는 것은 조이스틱을 사용할 수 있는 사람 누구나 의자를 작동시킬 수 있음을 의미한다. 전체 디자인에는 좌석벨트, 발판 그리고 조정 가능한 좌석과 같은 표준적인 휠체어 각종 설비가 포함되어 있다. 추가로, 유에스비(USB) 전원 아웃렛이 휴대전화기, GPS 내비게이션, 태블릿 컴퓨터와 같은 현대의 주변장치와 선풍기와 독서용 조명과 같은 물품들을 충전하도록 제공된다. 발명 내용은 버지니아 대학교 라이선싱 및 벤처 그룹(Licensing and Ventures Group)을 통해 특허로 제출된 상태이다. "우리 뇌성마비 연합(United Cerebral Palsy)은 제1회 세계 뇌성마비의 날(World Cerebral Palsy Day ) [1분 내에 세계를 변화시키기(Change My World in one Minute)] 대회 일부로 태양열로 전원을 공급하는 휠체어를 창조한 버지니아 대학교 연구팀에서 상을 수여하게 되어 매우 영광이다. 이 장치는 사람들의 생활을 변화시킬 수 있는 강력하고 성취 가능한 아이디어에 초점을 두고 있다. 우리는 이러한 아이디어 중 하나가 생활에 도입될 수 있다는 사실 자체에 대해 버지니아 대학교와 굽타(Gupta) 교수 그리고 모든 학생과 파트너들의 믿을 수 없는 노력에 대해 무한히 자랑스럽게 생각한다"고 뇌성마비 연합(United Cerebral Palsy) 최고경영자이자 회장인 스테판 버넷(Stephen Bennett)씨는 말했다. Solar powered wheelchair.jpg http://www.energyharvestingjournal.com/articles/solar-powered-wheelchair-wins-00005470.asp