무선 전력전송, 5m 거리에서 충전 성공

다이폴코일 공진방식 사용, 209W 전송. 스마트폰 40대 동시충전. 전송 거리 · 전력 대폭 증가

장거리 무선전력 전송기술은 2007년 미국 MIT에서 자기결합 공진방식(CMRS)을 사용해 2.1m 거리에서 60W 전력 전송에 성공한 이후 세계적으로 주목받았었다. 그러나 이 기술은 △복잡한 코일구조(입력코일, 송신코일, 수신코일, 부하코일) △송수신코일의 큰 부피 △10㎒ 이상의 높은 동작주파수로 인한 낮은 효율 △주변 환경 변화에 따른 민감성 등의 문제로 6년이 지나도록 상용화 방안을 찾지 못하고 있었다.

이에 KAIST 원자력및양자공학과 임춘택 교수 연구팀은 다이폴 코일 공진방식(DCRS)을 적용해 이 같은 문제점을 해결하는 데 성공했다. 기존 해외 기술보다 전송 거리가 2배 이상 길어진 데다 상용화 가능성도 높아, 무선으로 전력을 공급받는 전자기기 시대를 활짝 열수 있는 기술로 평가되고 있다. 이는 선풍기 5대 또는 초대형 LED TV를 작동시킬 수 있는 전력량이다.

송신과 수신코일 등 코일 수를 2개(송신코일, 수신코일)로 줄이고 고주파 자성체(페라이트 코어)를 사용해 부피를 크게 줄였다. (3m×10㎝×20㎝) 또 주파수 변동이 적어 주변 환경변화에 영향을 덜 받아 기존 기술에 비해 20배 이상 강인하고, 100㎑의 낮은 주파수에서도 동작할 수 있게 해 효율도 대폭 높여 상용화가 용이하다는 설명이다.

연구팀은 한국수력원자력과 공동으로 원전 중대사고 시 격납건물(원전의 마지막 방호벽)의 계측기용 소형 비상전원 개발에 이 기술을 적용한 결과, 7m 거리에서 10W의 전력을 전송하는데 성공했다. 일본 후쿠시마 원전 사고 시 계측기에 공급되는 전원이 상실돼 내부 상황을 파악할 수 없어 피해를 키웠는데, 이런 경우에 무선전력전송 기술을 활용할 수 있다는 얘기다.

임춘택 교수는 "기존 기술에 비해 전송거리는 2배 이상, 전송전력은 3배 이상 높여 장거리 무선전력전송 기술의 상용화를 앞당길 수 있게 됐다"면서 "전기선을 사용할 때보다 상대적으로 효율이 떨어지지만 와이파이 존처럼 특정 장소에 접근하면 별도 충전기 없이도 무선으로 전자기기를 사용할 수 있는 장점이 있다"고 말했다.