50㎝ 이내…방향 상관없이 무선충전 가능하다

KAIST, 와이파이 존처럼 무선충전 가능한 기술 개발

▲30W급 광역 무지향성 무선충전 송수신 장치. 1㎥ 범위에서 다수의 모바일기기를 동시에 충전할 수 있다.[사진제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자] 와이파이 존(zone) 처럼 특정 장소에서 무선 충전이 가능한 기술이 개발됐다. 50㎝ 이내에서 기기의 위치와 방향에 상관없이 충전이 가능하다는 점에서 눈길을 끈다.

카이스트(KAIST, 총장 강성모) 원자력 및 양자공학과 임춘택 교수 연구팀이 와이파이 존과 같이 특정 장소에서 무선 충전이 가능한 기술을 개발했다. 이 기술은 50㎝ 이내에서는 기기의 위치와 방향에 상관없이 충전이 가능하고 인체에 무해한 낮은 자기장에서도 동작한다.

기존 무선충전 방식은 송신기에 스마트폰을 고정시키는 접촉식 충전방식이었다. 충전 중에는 자유로운 사용이 어려웠다. 비접촉식 충전 방식이 연구 중인데 10㎝ 이상의 거리에서는 충전이 어렵고 특정 방향에서만 충전이 되는 한계가 있었다.

연구팀은 문제 해결을 위해 지난해 5월 자체 개발한 다이폴코일 공진방식(DCRS, Dipole Coil Resonance System)을 응용했다. 기존의 평행한 일자 구조였던 송신코일과 수신코일을 십자형으로 배치해 회전자기장을 발생시켜 어떤 방향에서도 전력을 송·수신할 수 있게 만들었다.

이를 통해 부피를 거의 차지하지 않는 송·수신 코일을 구현했고 일정 공간 내에서 3차원 위치와 3축 방향에 상관없이 6-자유도(Six degree of freedom)를 갖는 무선충전 기술 개발에 성공했다. 이번 기술은 1제곱미터의 평면형 송신기 위 50㎝ 내 거리에서 임의로 놓인 스마트폰에 1와트(W)씩 30대, 노트북에 2.4와트씩 5대에 무선전력을 공급할 수 있는 기술이다. 최대 전력전달 효율은 34%이다.

연구팀이 독자 개발한 자기장 차폐기술을 적용해 자기장 수치를 국제 자기장 안전기준(ICNIRP guideline : 27μT) 이하로 낮춰 인체와 주변 전자장비에 무해하다. 임 교수는 "기존 무선충전의 고질적 문제였던 충전 거리와 방향의존성을 상당부분 해결했다"며 "충전에 대한 걱정 없이 스마트폰이나 노트북을 무제한으로 사용할 수 있다"고 말했다.

연구팀은 기술을 KAIST 입주기업인 테슬라스(대표 한승훈)에 이전해 카페와 사무실에 적용 가능한 제품을 개발 중이다. 한편 이번 연구 결과는 국제전기전자공학회 전력전자 저널(IEEE Trans. on Power Electronics)에 지난 6월 실렸다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr