ETRI, 3차원 공간 무선충전기술 개발
평면패드에 맞춰서 올려놓던 불편 덜어
유선충전과 동일한 전력 충전속도
전력충전 효율성 유선대비 약 60%
현재 세계최고…상용화·표준화나서
[아시아경제 김동표 기자]스마트폰 무선 충전이 한결 편리해질 전망이다.
국내 연구진이 3차원 공간에서 위치와 방향에 관계없이 자유롭게 충전이 가능한 컵홀더 형태의 무선충전기 개발에 성공했다.
기존의 스마트폰의 무선 충전기는 2차원 패드 방식이다. 무선충전을 하려면 패드 위에 스마트폰을 정확하게 올려놓아야 했다. 위치가 어긋나면 충전이 되지 않는 경우도 많아 이용에 불편이 많았다.
ETRI(한국전자통신연구원)는 "직경 약 10cm 공간 내에서 어떤 방향으로 스마트폰을 놓아도 일정한 충전효율을 유지하는 '3차원 공간 무선충전(E-Cup)' 기술개발에 성공했다"고 25일 밝혔다.
이번 개발한 3차원 공간 무선충전 기술은 기존 2차원 패드 구조의 무선충전기술의 단점을 극복하기 위해 특정 공간에 자기장의 분포를 균일하게 유지할 수 있는 균일장 생성 기술을 개발했다.
연구진은 스마트폰을 여러 대 충전할 수 있도록 만들고 '위상 제어 기술'도 적용했다. 위상이란 진동이나 파동처럼 주기적 반복되는 현상에 대한 어떤 시각이나 장소에서의 변화 국면을 말한다.
이로써, 직경 약 10cm 컵 공간 안에 여러 개의 스마트기기를 동시 충전할 수 있고, 어떤 방향으로 놓아도 일정한 전력 충전 효율(DC/DC 효율: 60±3%)을 유지할 수 있다.
연구진은 본 기술이 유선 충전과 동일한 전력 충전 속도를 가지며 전력 충전 효율성은 유선 대비 약 60% 내외라고 설명했다. 현재 세계최고 수준이다. 물론 상용화 수준은 70%로 보고 있다. 상용화시 추가적으로 칩에 핵심기술을 내장하는 기술도 필요하다.
최근 자기장을 이용한 스마트 기기 무선충전에 대한 관심이 증대되고 있다. ETRI는 기존 패드 형식의 자기유도 방식이 아닌 자기공명 방식을 활용하여 밀착형이 아닌 떨어진 거리에서 에너지를 효율적으로 전달할 수 있는 기술개발을 계속 진행 중이다.
ETRI는 지난 2014년, 자기공명을 이용한 무선전력전송 기술을 처음 적용했고, 안내용 로봇의 24시간 서비스가 가능토록 배터리 무선충전 기술을 개발한 바 있다. 아울러, 2015년에는 자기공명방식으로 X축과 Y축의 2차원 전기자전거 무선충전기술도 개발했다.
이번 무선충전 기술은 X축과 Y축, Z축을 모두 활용, 3차원 무선충전을 구현한 사례이다. 본 성과는 미래창조과학부의 과제로 개발되었으며, 연구진은 전 산업에 응용 가능한 기반기술로 보고 있다.
또한, 스마트폰이 들어가는 컵홀더 형태의 차량용 무선충전기를 개발해 지난 1월, 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 전자제품전시회(CES 2017)에서 큰 관심을 받았다.
ETRI 이호진 전파·위성연구본부장은 "이번 개발한 기술은 초기 연구단계지만 적용 분야를 고려할 때 파급효과가 매우 큰 기술이다. 미래 사물인터넷(IoT), 친환경 자동차, 드론 등 전파를 활용한 다양한 서비스 및 신시장을 형성할 수 있는 기반 기술로 본다”고 말했다.
향후 ETRI는 지속적인 연구개발을 통해 거실과 같은 일반 생활공간 룸 구조(5m x 5m)에 주목하고 있다. 생활공간에서 보다 효율적이고 새로운 에너지 전송방식과 전송 시스템의 고효율화, 소형화, 인체·기기안전성 등의 기술을 확보, 상용화 및 표준화 등에 박차를 가할 계획이다.
미국 시장조사기관인 마켓 앤 마켓(Markets and Markets) 보고서에 따르면 향후 무선충전 기술을 이용한 무선 충전기 시장은 오는 2022년까지 13조원까지 확대될 것으로 예상했다.
김동표 기자 letmein@asiae.co.kr
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