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한 발 다가온 미래, 무선충전 기술

  • 2015.04.06.
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무선충전기술

 

 

아침을 깨우는 알람 소리, 출퇴근의 무료함을 달래주는 우리는 스마트폰과 하루를 함께 살아가고 있습니다.

불과 5년 전만 하더라도 3G 폴더/슬라이드폰과 같은 피처폰(feature phone)을 주로 썼던 것을 생각하면 스마트폰은 우리의 일상을 확 바꿔 놓은 혁신적인 것이었죠.

스마트폰이 얼마나 대단한지 불과 5년도 지나지 않은 시점에 국민 대다수가 사용하는 핸드폰으로 자리매김했습니다.
약속을 잡을 때도 영화를 보거나 식당을 예약할 때에도 우리는 스마트폰을 사용하지만 피처폰에 비해 배터리도 빨리 소모되어 많은 사람들이 충전기와 케이블을 가지고 다니는 모습을 심심찮게 찾아볼 수 있습니다.

주변에 카페나 찜질방에서 스마트폰 충전하려고 충전기와 케이블을 꺼내들었다가 플러그가 모자라 충전하지 못하는 경험이 빈번하기도 합니다.

또 집에서 충전할 때는 아무렇게나 놓아두어 충전 케이블 선이 거추장스럽기도 한데요.

이런 불편함을 기업들도 알고 있다는 듯이 몇 년 전부터 무선 충전에 대한 연구와 개발 기술을 속속 선보이고 있습니다.

 

케이블이 필요없다.

 

◆ 케이블 선에 안녕을 고하다.

충전 케이블이 없는 스마트폰을 상상해보신 적이 있으신가요?

무선 충전 패드에 올려놓는 것만으로도 충전되고 여러 전자기기를 별도의 케이블 선 없이 동시에 충전하는 모습만으로도 앞으로 달라질 미래가 눈앞에 아른거리는 것 같습니다.

일례로 지난 3월 2일 스페인 바르셀로나에서 열린 ‘모바일 월드 콩그레스(MWC : Mobile World Congress)’에서는 세계 최대 규모의 이동ㆍ정보통신 산업 전시회인 만큼 관련된 다양한 기술들을 선보였는데요.

우리나라의 기업은 물론 세계 각국의 기술들이 선보이는 자리이기도 했습니다.

이번 스마트폰 신제품과 함께 주목된 기술 중 하나가 바로 이전보다 발전한 무선충전 기술이었는데요.
현재 나와 있는 표준기술(2가지)을 모두 적용해 어느 무선패드에서도 충전이 가능하게 호환성을 높이고 두께를 줄여 주목을 받기도 했습니다.

 

무선충전방식

 

◆ 무선충전의 두 가지 방식!

케이블선 없이 충전되는 무선 충전기는 어떤 원리로 작동하는 것인지 궁금하지 않으신가요? 크게 2가지 방식으로 기 공명 방식’과 ‘자기 유도 방식’이 있습니다.

‘자기 공명 방은 직접적으로 충전 매트와 접촉하지 않아도 전력을 전송해 충전할 수 있다는 특징이 있습니다.

코일을 통해서 전류가 전자기로 바뀌는 점은 자기 유도 방식과 비슷하지만, 이를 공진 주파수에 실어 멀리 보내는 점이 차이점입니다.

실제로는 그다지 멀지 않은 1~2m 정도에서 충전이 가능하지만, 주변에만 있으면 충전이 된다는 것만으로도 상당히 편리한 방식이라고 할 수 있습니다.

예를 들어 사무실의 책상에 앉으면 모든 휴대기기가 동시에 충전이 된다거나, 침대에 누워서 게임을 하면서도 배터리가 지속적으로 충전되어 계속 할 수 있는 것을 들 수 있습니다.

하지만 자기 공명 방식의 충전 방법은 ‘충전 효율성’ 그리고 ‘안전성’에 대한 우려로 상용화가 쉽지 않습니다.

전류가 전자기로 바뀌고 다시 공진하는 일련의 과정에서 전력 손실이 높은 편이고, 충전 효율이 썩 좋지 않다는 점 그리고 공진되는 에너지가 인체에 영향을 끼칠 수 있다는 우려가 있기 때문입니다.

 

‘자기 유도 방식’은 근거리 충전 기술입니다.

자기 공명 방식처럼 전류를 코일에 감아 강한 자력을 만들고 여기에 똑같은 주파수로 만든 코일을 바로 포개면 자력이 그대로 유도되는데 이를 풀어 전기로 변환하는 것이 ‘자기 유도 방식’입니다.

자기 유도 방식은 우리가 사용하는 ‘전동칫솔’에서 꽤 오래 전부터 쓰인 기술 이기도 합니다.
항상 물과 접촉하는 칫솔에 충전 커넥터를 달면 아무리 생활 방수 처리를 하더라도 단자가 부식되기 쉽기 때문에 전동칫소은 기기에 물이 스며들 수 없도록 일체형으로 만들고 자기유도 방식으로 전력을 보내는 방식으로 충전을 합니다.

하지만 자기 유도 방식도 단점이 있는데요.
바로 스마트폰과 충전 패드가 가까이 붙어 있어야 한다는 점입니다.

코일과 코일 사이는 거의 정확히 맞붙어야 유도가 잘 되는데 이는 전기를 손실 없이 전달할 수 있는 거리가 상대적으로 짧기 때문입니다.

그래서 충전은 간편하지만 충전하면서 게임을 하거나 기기를 쓰는 것은 상대적으로 불편합니다.

그렇지만 자기 유도 방식은 구현이 쉽고, 전자파로 주변에 끼치는 영향도 거의 없기 때문에 일찌감치 국제 무선 충전 표준 협회(WPC, wireless power consortium)라는 협회가 만들어져 ‘Qi(치)’라는 표준 기술도 만들어졌고 이 방식은 우리나라에서 제작된 스마트폰에서 현재 사용 중인 기술입니다.

 

이처럼 우리 곁으로 다가오고 있는 무선충전 시대 아직 대중적으로 상용화하여 널리 쓰이고 있지는 않고, 아직 보완할 부분도 남았지만 카이스트에서는 자기 공명 방식을 이용한 전기 버스(OLEV, On-Line Electric Vehicle)를 2013년에 구미에서 선보이기도 하였고, 지속적으로 개발이 이루어지고 있어 앞으로가 주목 됩니다.

이제 가까운 미래에는 우리가 사용하는 스마트폰은 물론 전자 제품에서 플러그선이 사라질 날도 멀지 않게 느껴집니다.
여러분들은 어떻게 생각하시나요?

 

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