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최근 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일 기기, 그리고 전기자동차 까지 전력을 이용하는 기기들이 보급되고 있다. 이용은 '모바일' 형태로 하지만, 이들 기기의 전력 충전은 '유선'으로 이루어지고 있다. 무선 충전이 가능하다면 전기자동차와 같은 친환경 기기의 보급이 확대되는데 좋은 배경을 마련할 수 있을 것으로 보인다. 전자기파방사, 전자기유도, 그리고 공진현상 기반 비방사 에너지 전송 기술을 소개한다.


자기유도방식
  하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기 유도는 이 두 가지 코일의 상대 위치와 거리, 전력이 설계된 값과 일치해야만 충전이 가능하다. 이를 응용한 기기로는, 스플래시파워, eCoupled 등이 있다.  일반적으로 평판형의 패드 내부에 여러종류의 코일이 배열되어있어, 휴대용 기기 내부에 있는 작은 코일을 통해 전력을 전달하게 된다. 그러나 자기유도방식 제품은 전력공급장치와 전력을 충전받는 기기 사이의 거리가 매우 작아야(1cm이내)하므로, 무선충전의 이점을 살리기에는 충분치 않지만 전송효율이 높아 실용화가 많이 진행되었다.

사진출처 : 매일경제


공진현상 기반 비방사 에너지 전송 기술
  MIT 물리학과의 Marin Soljacic 교수팀이 2007년 발표한 이 기술은, 근접장 효과와 공진현상을 이용한 기술로 높은 효율로 에너지를 전송할 수 있다. 앞서 언급한 자기유도방식보다 원거리에서, 그리고 전자기파를 방사하여 에너지를 전송하는 전자기파방사 방식보다 높은 효율로 에너지를 전송할 수 있다고 한다.
  두 종류의 물체가 같은 주파수로 진동할 경우, 전자파가 전자장을 통해 한 물체에서 다른 한 물체로 전달되는 evanescent wave coupling을 이용한다. 일반적으로 전원이 연결된 충전기가 전자장을 형성하면, 같은 주파수로 공진할 수 있는 충전장치가 탑재된 휴대용 기기가 전자장 내부에 위치할 경우, 충전이 가능하다. 이러한 방식은 비방사형으로, 공진주파수가 존재하는 휴대용 기기가 전자장 내에 존재할 때에만 에너지가 전송되고, 존재하지 않을 경우에는 에너지가 방출되지 않기 때문에, 외부 환경에 미치는 영향이 적다고 한다.
  다만, 아직까지는 송수신용 코일 크기가 커서 소형화에 많은 노력이 필요하며, 위치에 따라 전력 전달이 잘 되지 않는 경우가 있어 이를 해결하는것이 과제라고 한다.

  위에서 언급한 무선 충전기술은 모바일 시장의 새로은 성장 동력으로 인식되고 있다고 한다. 한림포스텍 외 70여 개 기업들로 구성된 세계 무선 전력 협회(Wireless Power Consortium, WPC)는 표준 무선 충전 방식 'Qi(氣 , 기, chee라 발음)'를 제정하고, 무선 충전 기술의 발전과 보급을 위해 노력하고 있다. 

 

  최근 수 밀리미터 내에서 다수 기기의 무선 충전이 가능한 제품이 발표되었고, 2014년 경 10 미터 내에서 다수 기기를 충전할 수 있는 기술이 상용화 될 것으로 예측된다고 한다. 표준화된 무선 충전 기술이 보급될 경우, 다양한 모바일 기기에 적용될 수 있고, 친환경 이동 수단으로 발전하고있는 전기자동차가 보급에 도음이 될 것으로 기대된다. 

 


참고자료

무선 에너지 전송 기술(ETRI)
IDG - 모바일 시장의 새로운 성장 동력 “무선 충전 기술”
매일경제 - 한림포스텍, 휴대폰 무선충전 패드 개발
http://www.wirelesspowerconsortium.com/

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