"충전걱정 없이 스마트폰 무제한사용" 기술개발

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.

30W급 광역 무지향성 무선충전 송·수신장치. / KAIST 제공

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.

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김봉구 한경닷컴 기자 kbk9@hankyung.com
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