1m 떨어진 곳에서도 스마트기기 무선 충전

ETRI, 자기공명 기술 개발

일정 거리 내에 있으면 스마트폰이나 전기자전거 등 스마트 기기가 자동으로 충전되는 기술이 국내에서 개발됐다.

ETRI 연구원이 이번에 개발한 무선충전 기술을 이용해 전기자전거 충전을 시연하고 있다.
한국전자통신연구원 제공

한국전자통신연구원(ETRI) 생활전파연구실 조인귀 박사팀은 10일 자기공명 원리를 이용해 1m 떨어진 거리에서도 전자 기기를 충전할 수 있는 무선 충전 시스템 핵심 기술을 개발했다고 밝혔다. 이번 기술은 일정 공간 내에서는 무선 전파를 자유롭게 사용할 수 있는 와이파이존처럼 특정 구역 내에 스마트 기기가 들어오면 자동 충전되도록 한 ‘에너지존’, ‘와이파워’ 공간을 만드는 데 성공한 것이다.

무선전력 전송 방식은 크게 자기유도방식과 자기공명방식이 있다. 자기유도방식은 송수신 코일 사이에 전자기 유도 현상을 일으켜 충전하는 것으로 전력 손실이 적고 전송 효율이 이론적으로 90%에 이른다.

그렇지만 전송 거리가 1㎝에 불과하다. 현재 스마트폰 무선 충전 방식 대부분이 충전패드에 스마트폰을 얹어 놔야 충전되는 자기유도방식이다. 자기공명 충전 방식은 송수신 코일에 추가적으로 공진 코일을 덧붙여 먼 거리까지 전력을 보낼 수 있는 기술로 이론상 수 m까지 무선으로 전력을 보낼 수 있지만 온도 변화 같은 주변 환경 변화에 따라 효율도 달라진다는 단점이 있다.

연구팀이 이번에 적용한 기술은 자기공명 충전 방식으로 45㎝ 크기의 전력송신기와 35㎝의 전력수신기로 구성돼 있다. 자전거 거치대에 전력송신기를 붙여 놓고 전기자전거에 수신기를 부착해 충전 시연을 한 결과 전기자전거를 완전히 충전하는 데 성공했다. 문제는 6시간 걸리는 유선 충전 방식보다 시간이 오래 걸린다는 점이다. 스마트폰의 접촉형 무선 충전 방식은 일정 시간 충전되는 효율이 유선 충전과 비교했을 때 80% 수준이다.



이번에 개발한 기술의 충전 효율은 지금까지 세계 최고 수준이라고는 하지만 58%에 불과하다. 연구팀은 충전 시간을 현재의 절반 수준인 5시간으로 줄이고 충전 효율을 70%까지 끌어올리기 위한 연구를 진행 중이다. 조 박사는 “소형 스마트 기기 충전에도 활용할 수 있도록 전력 송수신장치를 소형화하고 충전 시간을 줄이며 효율과 충전안정성을 높이는 것이 다음 과제”라고 말했다.

유용하 기자