[한국기술뉴스] 경상국립대학교 전자공학과 이왕상교수 연구팀은 다양한 방향으로 충전하는 무선 전력 전송 시스템을 개발했다. 개발된 기술은 경상국립대학교 산학협력단을 통해 2019년 12월 30일 특허를 출원(출원번호 제1020190178393호)했다. 특허 명칭은 '무선 전력 전송을 위한 안테나’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]

현재 실생활에서 사용 중인 자기 유도 방식의 무선 전력 전송 방식은 대 전력의 신호 전송은 가능하지만 1:1의 전력 전송이며 짧은 전송 거리를 가지고 있습니다. 하지만 자기 공진 방식의 경우, 현대에서 사용 중인 전자기기에 적용할 수 있고 1:N의 다중 전력 전송이 가능하며 수 m의 전송 거리를 가지고 있습니다. 하지만 일반적인 자기 유도 방식의 경우 모바일 기기는 2차원의 송신 코일이 있는 충전 패드 위에 평행하게 올려 두어야만 무선 전력 전송이 가능합니다. 따라서, 다양해지는 수신 기기의 특성상 3차원의 공간에서의 무선 전력 전송이 필요합니다.

경상국립대학교 연구팀은 2차원의 다중 송신 코일을 이용해 자기장을 성형함으로써 3차원에 무작위로 배치되어 있는 다수의 전자기기에 다중 무선 전력 전송이 가능한 시스템을 발명하였습니다.

코일간의 고격리도 특성을 갖는 다중 2차원의 평면 코일을 이용해 3차원에서 다양한 방향으로 배치되어있는 수신기의 방향에 구애받지 않도록 자기장 성형이 가능한 2D의 다중 코일을 설계했습니다.

연구팀은 기존에 사용되고 있는 사각형 형태의 제1 코일과 제1 코일 내부에 배치된 제2, 3 코일들을 하나의 평면에 구성하여 코일을 설계합니다. 여기서 제2 코일은 좌측에 형성되는 전류와 우측에 형성되는 전류를 교차하는 형태로 제작하여 자기장을 수직 방향이 아닌 코일과 평행하게 가로와 세로, 또는 대각선의 방향으로 성형이 가능한 코일 구조를 설계하여 하나의 평면에 배치하였습니다. 제작된 다중 코일을 사용하여 3차원에 다양한 방향 및 위치의 수신 코일에 전력 전송 가능성을 확인하는 실험을 진행하였습니다. 

수신 코일을 송신 코일에서 평행하거나 수직으로 배치하였을 때 기존의 코일에서는 평행하게 배치된 경우에만 전력 전송이 가능하지만, 제안된 코일의 경우 평행하게 배치된 경우와 수직으로 배치된 경우 모두 높은 전송 효율을 가지며, 3차원 배치의 전자기기에 대한 무선 전력 전송이 가능함을 확인하였습니다.

개발된 무선 전력 전송 시스템은 차량이나 사무실에서 다양하게 위치할 수 있는 전자기기에 대한 배치의 자유도를 크게 향상시켜 높은 활용성을 가질 수 있습니다. 사무용 책상이나 차량 내부에 개발된 코일을 배치함으로써 넓은 공간을 확보하면서 자유로운 무선 충전이 가능하게 되어 삶의 질의 향상에 기여할 것으로 기대됩니다.