니콜라 테슬라(Nikola Tesla)

니콜라 테슬라(Nikola Tesla)는 1856년 7월 10일에 오스트리아-헝가리 제국(현재 크로아티아 토모릴에서 태어났습니다. 어린 시절부터 테슬라는 과학과 기술에 대한 뛰어난 재능을 보였으며, 그의 업적은 혁신적이고 영향력 있는 것으로 알려져 있습니다.

주요 업적

1. 교류 전기

. 1) 교류와 직류: 교류(AC)와 직류(DC)는 전기의 흐름 방향에 따라 구분됩니다. 직류는 일정한 방향으로 흘러가는 전기입니다. 반면, 교류는 주기적으로 방향이 바뀌며 앞뒤로 왔다 갔다 하는 전기입니다. 

2)변압기: 변압기는 AC 전원을 다른 전압 레벨로 변환하는 장치입니다. 이를 통해 에너지를 원격지에서 생산하고, 소비자들에게 안전하게 공급할 수 있습니다.

3) 스테이터와 로터: AC 모터에서 스테이터와 로터라고 하는 두 부분이 중요한 역할을 합니다. 스테이터는 회전 자속을 생성하기 위해 여러 개의 코일로 구성되어 있으며, 로터는 회전 운동을 만드는 부분입니다.

4) 동기 발전기: 동기 발전기는 회전 운동으로 인해 자석 필드를 생성하고, 이를 통해 AC 전력을 생산합니다. 동력원(예: 수력 발전소나 태양광 발전소)에서 회전 운동을 제공하여 에너지를 생성하며, 그 후 변압하여 배급망으로 연결됩니다.

5) 장거리 전력 송·수신: 테슬라의 주요 기여 중 하나인 교류 시스템은 장거리에서도 에너지를 송·수신할 수 있는 방법을 제공합니다. 이러한 기술은 멀리 떨어진 지역까지도 신속하게 가정 및 산업용 전력을 공급할 수 있도록 하였습니다.

6) 현대적인 응용 분야: 교류 시스템은 가정용 및 상업용 가전제품부터 고성능 산업장비까지 다양한 분야에서 사용됩니다. 조명, 에어컨디셔닝, 컴퓨팅 시스템 등 일상생활과 산업 생산성 모두에 필수적인 요소로 활용되고 있습니다. 니콜라 테슬라의 기여로 인해 교류(AC) 전기 시스템은 세계적으로 널리 사용되며 현대 사회에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다.

2. 인덕션 모터: 인덕션 모터는 단상 또는 삼상 교류 전원을 이용하여 회전 운동을 생성하는 전기 모터입니다. 이 모터는 단순하고 효율적인 구조로 널리 사용되며, 현대 산업 및 가정에서 가장 일반적으로 사용되는 모터 중 하나입니다. 인덕션 모터의 개발은 당시 세계를 혁신적으로 변화시킨 테슬라의 업적 중 하나입니다. 인덕션 모터의 작동 원리는 다음과 같습니다: 1) 스테이터(Stator): 인덕션 모터의 외부 부분으로, 여러 개의 코일로 구성된 고정자입니다. 스테이터 코일에 교류 전원이 인가되면 자기장이 생성됩니다.

2) 로터(Rotor): 인덕션 모터의 내부 부분으로, 보통 알루미늄 또는 구리로 만들어진 실린더 형태의 회전자입니다. 로터에도 각각의 코일이 있으며, 스테이터 자기장과 상호작용하여 회전 운동을 생성합니다.

3) 상호유도: 스테이터에서 흐르는 교류 전류가 자기장을 생성하고, 이 자기장은 로터에 의해 감지됩니다. 로터 내부 코일은 이 변화하는 자기장에 의해 유도 전류를 발생시키게 되고, 이 유도 전류가 다시 반대 방향으로 작용하여 스테이트와 반대 방향으로 움직입니다.

4) 회전 운동: 상호유도로 인해 발생한 유도 전류와 자기력에 의해 로터가 계속해서 회전하게 됩니다. 이렇게 함으로써 인덕션 모터에서 기계 에너지를 발생시킬 수 있습니다.

인덕션 모터를  주로 사용하는 이유는 다음과 같습니다.

1) 심플한 구조: 인덕션 모타를 복잡하지 않으며, 제작 및 유지보수 비용이 낮아 생산성을 높일 수 있습니다.

2) 내구성과 신뢰성: 부드럽고 안정된 운전을 제공하며 오랜 시간 동안 지속적인 작동 가능합니다.

3) 높은 효율성: 대부분 85%~95% 정도의 높은 효율성을 가지므로 에너지 소비를 최소화할 수 있습니다.

4) 다양한 용도: 다양한 크기와 출력 범위를 제공하기 때문에 공업 분야뿐만 아니라 가정용 기기 및 차량 등 여러 분야에서 활용할 수 있습니다. 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)의 인덕션 모타 관련 연구와 발명은 현재까지 많은 영향력을 미치고 있으며, 현대 기술과 산업 분야에서 핵심 요소 중 하나로 여겨집니다.

3. 무선 전력 전송: 테슬라는 무선 전력 전송 시스템인 워드클리닉(Wardenclyffe) 탑의 개발에 참여하였습니다. 이 프로젝트에서 그는 지구 상의 어느 곳이든지 에너지를 무선으로 송수신할 수 있는 방법을 연구하였으나 완성되지 않았습니다.

 무선 전력 전송에 대한 주요 내용은 다음과 같습니다.

1) 워드클리닉 탑: 테슬라는 워드클리닉 탑이라고 불리는 구조물을 설계하였습니다. 이 탑은 지상에 위치한 큰 금속 프레임과 지하에 위치한 금속 판으로 구성되었습니다. 이 시스템은 교류 전력을 생성하여 지상과 탑 사이를 공중에서 에너지를 무선으로 송수신할 수 있도록 계획되었습니다.

2) 공명 현상: 테슬라의 무선 전력 전송 시스템은 공명 현상(Resonance Phenomenon)을 기반으로 작동합니다. 공명 현상은 일정한 주파수와 진동수를 가진 시스템들이 서로 상호작용하여 에너지를 교환하는 현상입니다.

3)장거리 전력 송·수신: 테슬라의 목표는 장거리에서도 에너지를 무선으로 송·수신할 수 있는 방법을 개발하는 것이었습니다. 그러나 워드클리닉 탑 프로젝트는 완성되지 않아 정확한 장거리 무선 전력 전송에 대한 실현은 이루어지지 않았습니다. 4) 현재까지 영향: 테슬라의 연구와 실험은 당시에 비해 제약사항과 기술적 어려움 때문에 완전하게 실현되진 않았으나, 그의 아이디어와 개념들은 후대 연구자들에게 영감을 주었습니다. 일부 기술 분야에서는 근거리 무선통신 및 비접촉 충전 등 일부 응용분야에서 유사한 원칙들이 적용되고 있습니다. 니콜라 테슬라의 무선 전력 전송 연구는 당시에 큰 관심과 반응을 받았으며, 그의 비전과 아이디어들은 후대 발명가들과 엔지니어링 분야에서 계속해서 참고되고 있습니다.

 

니콜라 테슬라(Nikola Tesla)가 남긴 명언

1. "The present is theirs; the future, for which I really worked, is mine." (현재는 그들 것이다; 하지만 나는 진정으로 일한 미래가 내 것이다.)

2. "The day science begins to study non-physical phenomena, it will make more progress in one decade than in all the previous centuries of its existence." (과학이 비물질적 현상들을 연구하기 시작하는 날, 그것은 자신의 존재하는 모든 세기보다 한 십 년 동안 더 많은 진전을 이루게 될 것이다.)

3. "Let the future tell the truth and evaluate each one according to his work and accomplishments." (미래로부터 진실을 듣고 각각의 사람들은 자신의 일과 성취를 평가받아야 한다.)

4. "The desire that guides me in all I do is the desire to harness the forces of nature to the service of mankind." (나를 안내하는 욕망은 자연력들을 인류 복지를 위해 이용하는 욕망이다.)

5. "Of all things, I liked books best." (모든 것 중에서도 나는 가장 책을 좋아한다.)