국내 연구진이 여러 방향으로 동시에 무선 충전이 가능한 ‘무지향 무선충전 기술’을 개발했다. 스마트폰, 스마트워치처럼 일상생활에서 사용하는 전자제품의 사용 편의성을 높이면서 로봇, 자율주행차 같은 차세대 기술에도 활용할 수 있을 전망이다.
임춘택 광주과학기술원(GIST) 에너지융합대학원 교수가 이끄는 연구진은 기존보다 30% 이상 충전 전력을 높인 무지향 무선 충전 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.
무선 충전은 유선 케이블을 연결하지 않고도 전자제품의 전원을 충전하는 기술이다. 충전 편의성을 높이고 접촉 불량으로 인한 화재 사고도 막을 수 있다. 다만 현재 널리 쓰이는 무선 충전 방식은 바닥면에서 하늘을 바라본 무선충전 패드의 한쪽 면만 사용할 수 있다. 전자제품을 충전하는 데 문제는 없으나, 로봇, 자율주행차, 웨어러블 장치 같은 차세대 기술에 적용하기는 어렵다.
연구진은 직각 방향으로 자기력선이 교차하는 전자계를 구현해 6방향으로 무선 충전이 가능한 무지향 무선충전 기술을 개발했다. 무지향 무선충전 시스템은 직각 교차 전자계를 구현해야 하지만, 이 경우 교차 지점에서 자기 포화가 발생해 공급 전력량을 높이기 어렵다는 한계가 있었다. 자기 포화는 코일에 전류를 증가시켜도 자기력선이 더이상 증가하지 않는 현상을 말한다.
연구진은 자기 회로 설계를 개선해 이 같은 문제를 해결했다. 자기 회로를 분석해 자기 포화가 발생하지 않는 조건을 찾아냈다. 그 결과 무선 공급 전력량이 기존보다 30% 이상 증가하는 것으로 나타났다.
임 교수는 “무지향성 무선충전 기술은 공간 제약 없이 자유롭게 충전할 수 있다”며 “로봇, 자율주행차, 웨어러블 장치 등에 적용해 이동 중에도 무선 전력을 가능하게 하는 기술”이라고 말했다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘IEEE 전력·전자 회보’ 10월호에 소개됐다.
참고 자료
IEEE Transactions on Power Electronics(2024), DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2024.3419913