5미터 거리에서 스마트폰 40대 무선 충전

국내 연구진, 무선 전력 전송 실험 신기록 수립

국내 연구진이 무선으로 전력을 전송하는 기술의 세계 최장거리 신기록을 수립했다.

KAIST는 원자력및양자공학과 임춘택 교수가 다이폴 코일 공진방식(DCRS)을 사용해 5미터 떨어진 곳에서 209와트(W)의 전력을 무선으로 전송하는데 성공했다고 17일 밝혔다.

실험 성공에 따라 5미터 거리에서 스마트폰 40대를 동시에 충전하거나 선풍기 5대를 켤 수 있다. 초대형 LED TV를 작동시킬 수도 있다.

장거리 무선전력 전송기술은 지난 2007년 미국 MIT에서 자기결합 공진방식(CMRS)을 사용해 2.1미터 거리에서 60W 전력 전송을 성공한 기록이 있다. 하지만 ▲복잡한 코일구조(입력코일, 송신코일, 수신코일, 부하코일) ▲송수신코일의 큰 부피 ▲10MHz 이상의 높은 동작주파수로 인한 낮은 효율 ▲온도변화 등 주변 환경 변화에 지나치게 민감한 특성 등의 문제로 개발된 지 6년이 지나도록 제대로 상용화되지 못했다.임춘택 교수팀은 이와 달리 기존 기술의 단점을 극복하기 위해 다이폴 코일 공진방식(DCRS)을 개발했다.

연구팀은 ▲코일 수를 2개(송신코일, 수신코일)로 줄이고 ▲최적화된 다이폴 구조의 고주파 자성체(페라이트 코어)를 사용해 부피(가로 3m, 세로 10cm, 높이 20cm)를 크게 줄였으며 ▲주파수 변동이 적어 주변 환경변화에는 기존기술보다 20배 이상 강인하면서도 ▲100kHz대의 낮은 주파수에서 동작해 효율이 높아졌다는 평가를 받는다.

연구팀은 한수원과 공동으로 원전 중대사고시 격납건물 필수계측기용 소형 비상전원을 개발하고 있는데 여기에도 이 기술을 적용, 지난 3월 7m 거리에 10W의 전력을 전송하는 실험에 성공했다.

일본 후쿠시마 원전 사고 시 계측기에 공급되는 전원이 상실돼 내부 상황을 정확히 알 수 없었기 때문에 피해가 더 커진 면이 있는데 이 기술을 원전에 도입하면 사고 시 대책마련에 크게 도움을 줄 수 있다.

임춘택 교수는 “기존 기술에 비해 전송거리는 2배 이상, 전송전력은 3배 이상으로 높여 장거리 무선전력전송기술의 상용화를 앞당길 수 있게 됐다”고 설명했다.

이어 “전기선으로 직접 연결해서 쓰는 것과 비교할 때 상대적으로 효율이 떨어지고 비싼 것은 사실”이라면서도 “와이파이존처럼 특정 장소에 접근하면 별도 충전기가 필요 없이 무선으로 전자기기를 사용할 수 있는 편리한 기술개발을 추진하고 있다”고 덧붙였다.

산업통상자원부 지원을 받은 연구 성과는 올해 3월 국제전기전자공학회 전력전자 저널(IEEE Trans. on Power Electronics)에 게재됐다.