▲ 30W급 광역 무지향성 무선충전 송수신 장치

국내 연구진이 와이파이(WiFi) 존에서 무선 인터넷을 이용할 수 있는 것처럼 특정 장소에서 무선으로 충전이 가능한 기술을 개발했다.

KAIST 원자력및양자공학과 임춘택 교수팀은 무선 충전기의 50㎝ 이내 범위에서 기기의 위치와 방향에 관계없이 충전할 수 있고, 인체에 무해한 낮은 자기장에서 작동하는 무선충전 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

기존 무선충전 방식은 송신기에 스마트폰을 고정시키는 접촉식 충전방식이기 때문에 충전 중 자유로운 사용이 어려웠다. 이를 해결하기 위해 비접촉식 충전 방식이 연구되고 있지만 10㎝ 이상의 거리에선 충전이 어렵고 특정 방향에서만 충전되는 한계가 있었다.

연구팀은 지난해 5월 자체 개발한 다이폴코일 공진방식(DCRS)을 응용해 난제를 풀어냈다. 평행한 일자 구조였던 송신코일과 수신코일을 십자형으로 배치해 회전자기장을 발생시켜 어떤 방향에서도 전력을 송·수신할 수 있도록 했다. 이를 통해 부피를 거의 차지하지 않는 송·수신 코일을 구현했으며, 일정 공간 내에서 3차원 위치와 3축 방향에 상관없이 충전할 수 있는 6-자유도(Six degree of freedom) 무선충전 기술을 개발하는 데 성공했다.

이 기술은 1㎡의 평면형 송신기 위 50㎝ 내 거리에서 임의로 놓인 스마트폰 30대에 1와트씩, 노트북 5대에 2.4와트씩 무선전력을 공급할 수 있는 수준으로 최대 전력전달 효율은 34%이다. 특히 연구팀이 독자 개발한 자기장 차폐기술을 적용해 자기장 수치를 국제 자기장 안전기준인 27마이크로테슬라 이하로 낮춰 인체와 주변 전자장비에 무해하다.

연구팀은 이 기술을 KAIST 입주기업인 ㈜테슬라스에 이전해 카페와 사무실에 적용할 수 있는 제품을 개발하고 있다.

 

임춘택 교수

임 교수는 “기존 무선충전의 문제였던 충전 거리와 방향 의존성을 상당 부분 해결했다”며 “충전에 대한 걱정 없이 스마트폰이나 노트북을 무제한으로 사용할 수 있게 됐다”고 말했다.
이번 연구결과는 국제전기전자공학회 전력전자 저널(IEEE Trans. on Power Electronics) 6월호에 게재됐다.

유주경 기자 willowind@ggilbo.com

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