임춘택 교수 "1년안에 제품 출시 가능… 충전거리 방향 등 난제 모두 해결
인체에 무해한 낮은 자기장에서 작동… 건강문제 해결
무선충전장치 공간에선 스마트폰 노트북 등 무제한 사용 가능
한국과학기술원(KAIST·총장 강성모)은 7일 원자력 및 양자공학과 임춘택 교수팀이 와이파이(Wi-Fi) 존과 같이 50㎝ 이내에서는 기기의 위치와 방향에 관계없이 충전할 수 있는 무선충전기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 인체에 무해하며, 낮은 자기장에서 작동하는 점이 특징이다.
임춘택 교수는 "이 기술은 기존 무선충전의 고질적 난제였던 충전거리와 방향 의존성을 상당부분 해결했다"며 "이 무선 충전장치가 설치된 공간에서는 충전에 대해 아무런 걱정없이 스마트폰이나 노트북을 무제한 사용할 수 있다"고 강조했다.
이같은 연구결과는 지난달 '국제전기전자공학회 전력전자 저널'(IEEE Trans. on Power Electronics)에 게재됐으며, 현재 KAIST 입주기업인 테슬라스에 기술 이전돼 카페와 사무실 등에서 활용할 수있는 제품으로 개발중이다.
아울러 30W급 광역 무지향성 무선충전 송수신 장치는 물론 넓이 1㎡ 의 평면형 송신기에서 50cm 안에 놓여 있는 다수의 모바일기기를 동시에 충전할 수 있는 점이 강점으로 꼽힌다.
기존 무선충전 방식은 주로 송신기에 스마트폰을 고정하는 접촉식 충전방식이어서 충전 중 사용이 어려웠다. 또한 비접촉식 충전 방식도 연구되고 있지만 10cm 이상 떨어지면 충전이 힘든데다가 특정 방향에서만 충전이 되는 점이 단점으로 지적돼 왔다.
하지만 임 교수팀은 이같은 문제점들을 지난해 5월 자체 개발한 쌍극형 코일 공진방식(DCRS)을 응용해 해답을 찾아냈다. 평행한 일자구조였던 송신코일과 수신코일을 십자형으로 배치, 회전 자기장을 발생시켜 어떤 방향에서도 전력을 송수신할 수 있게 만들어낸 것이다.
임교수팀은 이를 이용해 부피를 거의 차지하지 않는 송수신 코일을 구현했으며, 50㎝ 안에서는 3차원 위치와 3축(XYZ) 방향에 상관없이 충전할 수 있는 6-자유도(Six degree of freedom) 무선충전 기술도 개발했다.
임 교수팀 관계자는 "이 장치를 무선충전 탁자 등으로 사용할 수 있는 1㎡ 넓이의 평면형 송신기로 만들어 실험한 결과 50cm 안에 임의로 놓인 스마트폰에 1W씩 30대, 노트북에 2.4W씩 5대에 무선전력을 공급할 수 있었다"며 "최대 전력전달 효율은 34%로 측정됐다"고 전했다.
연구진은 아울러 독자 개발한 자기장 차폐기술을 적용, 무선충전 공간 내 자기장 수치를 국제 자기장 안전기준(ICNIRP guideline : 27마이크로테슬라(μT) 이하로 낮춰 안전성도 높였다.
임 교수는 "이 기술은 실용화가 가능하고 위치·방향의 제약없이 충전할 수 있을뿐 아니라 자기장 수준을 인체에 무해한 수준으로 낮췄다는 점에 큰 의미가 있다"며 "1년 안에 제품 출시가 가능할 것"이라고 강조했다.