임춘택 KAIST 교수팀, 전자기기 사용하면서 무선충전하는 기술 개발
[ 김봉구 기자 ] 국내 연구진이 충전 걱정 없이 스마트폰이나 노트북을 무제한 사용할 수 있는 기술을 개발해 주목된다. 전자기기를 사용하면서 동시에 무선충전이 가능해 사용자 편의성을 크게 높일 수 있다.
KAIS는 원자력 및 양자공학과 임춘택 교수(52·사진) 연구팀이 이같은 기술 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.
50cm 이내에선 기기의 위치나 방향에 상관없이 충전할 수 있으며 와이파이(Wi-Fi)존 같은 특정장소에선 무선충전이 가능한 게 특징이다. 이 연구 결과는 ‘국제전기전자공학회 전력전자저널(IEEE Trans. on Power Electronics)’에 지난달 게재됐다.
임 교수팀은 이 기술을 KAIST 입주기업인 ㈜테슬라스에 이전해 사무실이나 카페 등에서 적용가능한 제품을 개발 중이다.
임 교수는 “기존 무선충전의 고질적 문제였던 충전 거리와 방향의존성을 상당 부분 해결했다”며 “충전에 대한 걱정 없이 스마트폰이나 노트북을 무제한으로 사용할 수 있다”고 말했다.
기존 무선충전 방식은 송신기에 스마트폰을 고정시키는 접촉식 충전방식을 택했다. 때문에 충전 중에는 자유로운 사용이 어려웠다. 비접촉식 충전 방식을 연구 중이지만 10cm 이상의 거리에선 충전이 어렵고 특정 방향에서만 충전이 되는 한계가 있었다.
임 교수팀은 작년 5월 자체개발한 다이폴코일 공진방식(DCRS)을 응용해 이 문제를 해결했다. 기존의 평행한 일자구조였던 송신코일과 수신코일을 십자형으로 배치해 회전자기장을 발생시켜 어떤 방향에서도 전력을 송·수신할 수 있도록 했다.
연구팀은 이를 통해 부피를 거의 차지하지 않는 송·수신코일을 구현, 일정 공간 내에서 3차원 위치와 3축 방향에 상관없이 ‘6-자유도’를 갖는 무선충전기술 개발에 성공했다.
6-자유도란 모바일기기를 얼마나 자유롭게 사용할 수 있는지 나타내는 척도다. 3차원적으로 임의의 위치에서 3축 방향으로 회전해도 무선전력을 항상 수신할 수 있으면 6-자유도를 갖는 것. 예컨대 갤럭시 S6의 경우 고정된 한 지점에서 한 축 방향으로만 무선전력을 수신할 수 있어 1-자유도를 갖는다.
이 기술은 1㎡의 평면형 송신기 위 50cm 내 거리에서 임의로 놓인 스마트폰에 1와트(W)씩 30대, 노트북에 2.4와트씩 5대에 무선전력을 공급할 수 있다. 최대 전력 전달효율은 34%다.
임 교수팀은 또 독자개발한 자기장 차폐기술을 적용해 무선충전공간 내 자기장 수치를 국제 자기장 안전기준인 27마이크로테슬라(µT) 이하로 낮춰 인체에도 무해하게끔 했다.
김봉구 한경닷컴 기자 kbk9@hankyung.com
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