인력 (일률)

인력(Human power)은 인체에서 생산되는 일 또는 에너지의 비율이다. 또한 인간의 일률 (시간당 일의 비율)을 나타낼 수도 있다. 일률은 주로 근육에서 나오지만, 체열도 셸터, 음식 또는 다른 사람을 따뜻하게 하는 것과 같은 일을 하는 데 사용된다.

인간의 일률 성능에 대한 세계 기록은 작업 계획가 및 작업 공정 엔지니어에게 흥미로운 주제이다. 특정 기간 동안 유지될 수 있는 평균 인력 수준은 산업에서 작업 작업을 설계하는 엔지니어에게 중요하다.

인력 이동 수단에는 자전거, 노 젓기, 스키 및 기타 여러 형태의 이동 수단이 포함된다.

인력 장비는 다른 전원이 없는 곳에서 사용하기 위해 전기를 생성하고 때로는 저장하는 데 사용된다. 여기에는 깁슨 걸 생존 무전기, 태엽식 또는 (시계식) 라디오 및 페달 라디오가 포함된다.

 사용 가능한 일률 
일반적인 인간 신진대사는 약 80 와트 (0.1 마력)의 기초대사율로 열을 생산한다.Cross, R. & Spencer, R. 2008. Sustainable gardens. CSIRO Publishing, Collingwood, Melbourne. .

자전거 경주에서 엘리트 사이클리스트는 한 시간 동안 약 440와트의 기계적 일률을 생산할 수 있으며, 트랙 사이클리스트는 짧은 순간 동안 2500와트 이상을 생산할 수 있다. 현대 경주용 자전거는 95% 이상의 기계적 에너지 효율을 갖는다. 건강한 성인은 한 시간 동안 격렬한 운동을 할 때 평균 50에서 150와트 사이를 유지할 가능성이 높다. 8시간 작업 교대 동안 평균적이고 건강하며 잘 먹고 동기 부여된 육체 노동자는 약 75와트의 일률을 유지할 수 있다.Eugene A. Avallone et al., (ed), Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers 11th Edition , Mc-Graw Hill, New York 2007  page 9-4 그러나 인간 전기 일률의 잠재적 생산량은 모든 실제 발전기가 에너지 변환 과정에서 손실을 발생시키기 때문에 발전기 장치의 비효율성으로 인해 감소한다.

운동 장비를 발전기 부품에 연결하여 발전용으로 사용할 수 있다. 일부 가정용 운동 장비는 DC 발전기를 사용하여 판독값, 디스플레이에 전원을 공급하고 기계가 제공하는 저항량을 제어한다. 생성되는 에너지량은 산업용 전원에 비해 너무 작아서 변환 장비 비용으로 인해 재정적으로 비실용적이다. 예를 들어, 미국의 일반 가정에 하루 동안 운동 장비로만 생산된 전기를 공급하려면 100명 이상의 사람이 하루 종일 고정식 자전거를 타야 할 것이다.Human-powered bike has 70% efficiency, https://workingwellresources.blog/2010/02/19/green-workouts-with-human-dynamo-4-2/

 교통 

섬네일|자전거는 인력 이동 수단의 한 예이다.
여러 형태의 교통이 인력을 활용한다. 여기에는 자전거, 휠체어, 걷기, 스케이트보드 (장비), 손수레, 노 젓기, 스키판, 인력거가 포함된다. 일부 형태는 한 명 이상의 사람을 활용할 수 있다. 역사적인 갤리선은 고대에는 자유인이나 시민에 의해, 근대에는 해적에게 붙잡힌 노예에 의해 추진되었다. 매크리디 고사머 콘도르는 1977년에 첫 비행을 한 최초의 인력 항공기로서 통제되고 지속적인 비행이 가능했다. 2007년 익스페디션 360의 제이슨 루이스 (탐험가)는 인간의 힘만을 사용하여 비극지 위도로 세계를 일주한 최초의 인물이 되었다. 그는 육지를 가로지를 때 걷기, 자전거 타기, 롤러블레이드를 사용하고, 바다를 건널 때 수영, 카약 타기, 노 젓기, 그리고 26피트 길이의 페달 동력 보트를 사용했다.

 일반 장치 및 기계 
섬네일|right|300px|1864년 런던의 콜드배스 필드 교도소에서 사용된 징벌용 트레드밀
섬네일|기계식 손전등. 이는 선형 발전기를 사용하며, 긴 축을 따라 흔들어 충전한다.
트레드밀이라고도 불리는 트레드휠은 인간의 힘으로 작동하는 엔진 또는 기계이다. 이들은 외관상 수차와 비슷할 수 있으며, 사람이 둘레에 설치된 노를 밟거나(트레드밀), 사람이 안에 서서(트레드휠) 작동할 수 있다.

일부 장치는 인력을 사용한다. 이들은 근육에서 직접 기계적 일률을 사용하거나, 발전기가 신체에서 생성된 에너지를 전력으로 변환할 수 있다.

인력 장비는 주로 일회용 1차 전지 및 전력 계통과 같은 기존 전원 대신 인간의 근육 힘으로 생성된 전기로 구동될 수 있는 소형 가전제품으로 구성된다. 이러한 장치에는 충전용 전지를 재충전하기 위한 발전기 또는 전자기 유도 시스템이 포함되어 있다. 이제 휴대 전화와 같은 배터리 구동 휴대용 전자 장치를 재충전하기 위한 별도의 크랭크 작동 발전기를 사용할 수 있다. 기계식 손전등과 같은 다른 장치는 장치 내에 발전기가 통합되어 있다. 휴대용 시계는 근육 힘을 사용하여 태엽을 감을 수 있다.

전기 저장용 충전용 전지의 대안은 슈퍼커패시터이며, 여기에 표시된 기계식 손전등과 같은 일부 장치에 현재 사용되고 있다. 전기가 아닌 기계적으로 에너지를 저장하는 장치에는 메인스프링이 있는 태엽식 라디오가 포함되어 있는데, 이 메인스프링은 크랭크로 감겨서 발전기를 돌려 라디오에 전력을 공급한다.

인력 전기 장비의 정기적인 사용의 초기 예는 초기 전화 시스템에 있다. 원격 벨을 울리기 위한 전류는 전화기의 손잡이를 돌리는 가입자에 의해 공급되었는데, 이는 작은 마그네토 발전기를 돌렸다. 인력 장치는 자연재해, 전쟁 또는 시민 소요로 인해 정규 전원 공급이 불가능할 때 비상 장비로 유용하다. 또한 배터리가 비싸고 주전원이 불안정하거나 사용할 수 없는 가난한 나라에서 경제적으로 유용한 것으로 여겨져 왔다. 또한 낭비적인 에너지원이며 환경에 중금속을 유입할 수 있는 일회용 배터리 사용에 대한 환경적으로 더 바람직한 대안이기도 하다. 통신은 인간이 발전기를 돌려서 생성할 수 있는 비교적 적은 양의 전력에 대한 일반적인 응용 분야이다.

 인력 라디오 

 생존 무전기 
섬네일|BC-778 "깁슨 걸" 라디오 송신기
제2차 세계 대전 당시의 깁슨 걸 생존 무전기는 손으로 돌리는 발전기를 사용하여 전력을 공급했다. 이는 필요하기 전에 몇 달 동안 보관될 수 있는 건전지의 신뢰할 수 없는 성능을 피했지만, 생존자가 크랭크를 돌릴 만큼 건강해야 한다는 단점이 있었다. 생존 무전기는 전쟁 중 양측에서 발명되고 배치되었다.http://wftw.nl/gibsongirl/gibsongirl.html Gibson Girl retrieved 2012 April 26 해상 작전 항공기에 탑재된 SCR-578 (및 유사한 전후 AN/CRT-3) 생존 무전기 송신기는 발전기 손잡이를 돌리는 동안 다리 사이에 고정할 수 있는 "모래시계" 모양 때문에 "깁슨 걸"이라는 별명을 얻었다.

 군용 라디오 
섬네일|제2차 세계 대전 중 GN-45 수동 크랭크 발전기를 사용하여 무전기 세트에 전력을 공급하는 미군 병사들
제2차 세계 대전 중 미군은 때때로 GN-35 및 GN-45 수동 크랭크 발전기를 사용하여 미군 통신대 송수신기에 전력을 공급했다. 손으로 크랭크를 돌리는 것은 힘들었지만, SCR-131, SCR-161, SCR-171, SCR-284 및 SCR-694와 같은 소형 무전기에 충분한 전류를 생성했다.

 태엽식 라디오 
섬네일|태엽을 감는 위치에 크랭크가 있는 오리지널 베이젠 태엽식 라디오
태엽식 라디오 또는 시계식 라디오는 배터리나 전력 계통이 아닌 인간의 근육 힘으로 작동되는 수신기이다. 가장 일반적인 배열에서 내부 발전기는 메인스프링으로 구동되며, 이는 케이스의 손 크랭크로 감긴다. 크랭크를 돌리면 스프링이 감기고 완전히 감으면 몇 시간 동안 작동할 수 있다. 또는 발전기가 내부 배터리를 충전할 수 있다.

손으로 크랭크를 돌리는 발전기로 작동되는 라디오는 새로운 것이 아니지만, 이전에 그 시장은 비상 또는 군사 기관으로 제한되는 것으로 여겨졌다. 현대의 시계식 라디오는 후천면역결핍증후군 위기에 대한 대응으로 1991년 영국 발명가 트레버 베이리스가 설계하고 특허를 받았다. 그는 이것을 아프리카와 같은 개발도상국의 가난한 사람들이 배터리에 접근할 수 없는 곳에서 사용할 수 있는 라디오로 구상했다. 1994년 영국 회계사 크리스 스테인스와 그의 남아프리카 파트너 로리 스티어는 이 발명에 대한 전 세계 라이선스를 확보하고 베이젠 파워 인더스트리 (현재 프리플레이 에너지 Ltd)를 공동 설립하여 최초의 상업 모델을 생산했다. 더 이상 사용되지 않는 이 설계의 핵심은 위치 에너지를 저장하기 위해 항정 속도 용수철을 사용하는 것이었다. 베이리스가 베이젠이 프리플레이가 되면서 자신의 발명에 대한 통제권을 잃은 후, 프리플레이 에너지 장치는 더 저렴한 수동 크랭크 발전기로 충전되는 일회용 배터리로 전환되었다.

다른 자가 발전 장비와 마찬가지로 태엽식 라디오는 야영, 비상 상황, 그리고 개발도상국이나 외딴 지역과 같이 전력 계통이 없고 교체 배터리를 구하기 어려운 지역에서 사용하기 위한 것이었다. 또한 별장이나 오두막처럼 라디오가 정기적으로 사용되지 않아 배터리가 저하될 수 있는 곳에서도 유용하다.

비상용으로 설계된 태엽식 라디오는 종종 손전등, 깜박이는 비상등, 비상 사이렌을 포함한다. 또한 일회용 또는 충전용 전지, 시가 라이터 소켓, 태양 전지와 같은 여러 대체 전원을 포함할 수 있다.

 페달 동력 송신기 
페달 라디오 (또는 페달 무선)는 페달 구동 발전기로 전력을 공급받는 무선 송수신기였다. 이는 1929년 남호주 엔지니어이자 발명가인 알프레드 트래거가 오스트레일리아의 아웃백에 있는 외딴 농장 및 목축장에 라디오 통신을 제공하는 방법으로 개발했다. 당시에는 주전원이나 발전기 전원이 없었고, 필요한 전력을 공급할 배터리는 너무 비쌌을 것이다. 이는 왕립 플라잉 닥터 서비스와 나중에 공중 학교가 원격지에 사는 사람들을 응급 서비스 및 교육과 연결할 수 있게 한 기술이었기 때문에 매우 중요한 발명이었다.

 같이 보기 
 배터리 없는 라디오
 보틀 다이너모
 크랭크 (기계)
 에너지 하베스팅
 육체노동
 마이크로 파워
 페이븐

 각주 

분류:재생 에너지