5m 거리 스마트폰 40대 무선 충전 기술 개발

임춘택 교수팀, 209W 무선 전송 성공

임춘택 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 세계 최장거리에서 무선으로 전력을 전송하는 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 임춘택 원자력및양자공학과 교수가 다이폴 코일 공진방식(DCRS)을 사용해 5m 떨어진 곳에 209W를 무선으로 전송하는데 성공했다고 17일 밝혔다.

이 기술을 활용하면 5m 거리에서 스마트폰 40대를 동시에 충전하거나 선풍기 5대를 켤 수 있고 초대형 LED TV까지도 켤 수 있다.

장거리 무선전력 전송기술은 지난 2007년 미국 MIT에서 자기결합 공진방식(CMRS)을 사용해 2.1m거리에서 60W 전력 전송에 성공한 이후 세계적으로 커다란 관심을 받았다.

이 기술은 복잡한 코일구조(입력코일, 송신코일, 수신코일, 부하코일), 송수신코일의 큰 부피, 10MHz 이상의 높은 동작주파수로 인한 낮은 효율, 온도변화 등 주변 환경 변화에 지나치게 민감한 특성 등 문제로 개발된 지 6년이 지나도록 제대로 상용화하지 못했다.

임 교수팀은 기존 기술의 단점을 극복하기 위해 다이폴 코일 공진방식(DCRS)을 개발했다.

연구팀은 코일 수를 송신코일, 수신코일 2개로 줄이고 최적화된 다이폴 구조의 고주파 자성체를 사용해 부피를 크게 줄였고 주파수 변동이 적어 주변 환경변화에는 기존기술보다 20배 이상 강인하면서도 100kHz대의 낮은 주파수에서 동작하는 등 효율이 높아 실용화에 다가선 것으로 평가받고 있다.

연구팀은 한수원과 공동으로 원전 중대사고시 격납건물 필수계측기용 소형 비상전원을 개발하고 있는데 여기에도 이 기술을 적용해 지난달 7m 거리에 10W의 전력을 전송하는 실험에 성공하기도 했다.

연구팀은 일본 후쿠시마 원전 사고 시 계측기에 공급되는 전원이 상실돼 내부 상황을 정확히 알 수 없었기 때문에 피해가 더 커진 측면이 있는 가운데 이 기술을 원전에 도입하면 사고 시 대책마련에 크게 도움을 줄 수 있다고 설명했다.

임춘택 교수는 이번 연구에 대해 “기존 기술에 비해 전송거리는 2배 이상, 전송전력은 3배 이상으로 높여 장거리 무선전력전송기술의 상용화를 앞당길 수 있게 됐다”며 “전기선으로 직접 연결해서 쓰는 것과 비교할 때 상대적으로 효율이 떨어지고 비싼 것은 사실이지만 와이파이 존처럼 특정 장소에 접근하면 별도의 충전기가 필요 없이 무선으로 전자기기를 사용할 수 있는 편리한 기술개발을 추진하고 있다”고 밝혔다.

산업통상자원부 지원을 받은 이번 연구 성과는 지난달 국제전기전자공학회 전력전자 저널에 게재됐다.

KAIST 유레카관 실험실에 설치된 200W급 DCRS. 5m 거리에서 LED TV를 켤 수 있다