[아하!] 집 들어서면 폰 자동 충전… 상용화 임박

국내 연구진, 자기공명 방식 활용 10㎝ 내 무선충전 기술 개발

[프라임경제] 스마트폰 충전에 관심을 기울이지 않아도 되는 시대가 오고 있습니다. 사용자가 별도로 충전하지 않아도 카페, 영화관, 집 등에 들어서면 호주머니 속 스마트폰이 자동으로 충전되는 기술 개발이 원활히 이뤄지고 있기 때문인데요.

아직 충전기와 10㎝ 이내 공간에서만 작동한다는 한계가 있지만, 관련 기술 개발이 빠르게 이뤄지고 있기 때문에 머지않은 미래에 '와이파이'로 인터넷을 사용하는 것처럼 활용할 수 있는 날이 올 것으로 예상됩니다.

국내 연구진이 최근 충전기와 10㎝ 내에 있는 스마트 기기를 방향에 관계없이 자유롭게 충전할 수 있는 컵홀더 형태 무선충전기 개발에 성공했다고 합니다. 이에 대해 한국전자통신연구원(ETRI)과 함께 알아보겠습니다.

ⓒ ETRI

현재 상용화된 스마트폰 무선 충전기는 2차원 패드 방식이기 때문에 충전 패드 위에 스마트폰을 정확하게 밀착시켜야 한다는 애로사항이 있습니다.

하지만, 이번에 개발한 3차원 공간 무선충전기술은 스마트폰을 충전기에 밀착시키지 않아도 가능하다는 점에서 큰 주목을 받았는데요. 3차원 공간 무선충전 기술의 핵심은 특정 공간에 자기장의 분포를 균일하게 유지할 수 있는 균일장 생성 기술이었다고 합니다.

특히 연구진은 스마트폰 여러 대를 함께 충전할 수 있도록 만들고 위상 제어 기술도 적용했는데요. 직경 약 10㎝ 컵 공간 안에 위치한다면 여러 개의 스마트기기를 동시 충전할 수 있고, 어떤 방향으로 놓아도 일정한 전력 충전 효율을 유지할 수 있게 된 것이죠.

연구진은 이 기술이 유선 충전과 동일한 전력 충전 속도를 가지며 전력 충전 효율성은 유선 대비 약 60% 내외라고 설명합니다. 특히 이는 현재 세계 최고 수준이라고 강조하네요.

현재 상용화 수준은 70%로 보고 있습니다. 상용화 시에는 추가적으로 칩에 핵심기술을 내장하는 기술도 필요하기 때문입니다.

최근 자기장을 이용한 스마트 기기 무선충전에 대한 관심이 증대되고 있어 ETRI를 포함한 각종 연구기관에서는 관련 연구에 한창인데요. 패드 형식의 접촉식 자기유도 방식을 벗어나 비접촉식 자기공명 방식 무선충전 기술 개발에 열중하고 있다네요.

ETRI는 지난 2014년부터 관련 기술 성과를 냈는데요. 그 해 자기공명을 이용한 무선전력전송 기술을 처음 적용했고, 안내용 로봇의 24시간 서비스가 가능토록 배터리 무선충전기술을 개발했습니다. 이듬해에는 자기공명방식으로 X축과 Y축의 2차원 전기자전거 무선충전기술을 개발하기도 했죠.

이번 무선충전 기술은 X축과 Y축, Z축을 모두 활용해 3차원 무선충전을 구현한 사례며, 연구진은 전 산업에 응용 가능한 기반기술로 보고 있습니다.

ETRI는 지속적인 연구개발을 통해 거실과 같은 일반 생활공간 룸 구조(5×5m)에 주목하고 있다는데요. 생활공간에서 보다 효율적이고 새로운 에너지 전송방식과 전송 시스템의 고효율화, 소형화, 인체·기기안전성 등의 기술을 확보, 상용화 및 표준화 등에 박차를 가한다는 계획이죠.

이호진 ETRI 전파·위성연구본부장은 "이번에 개발한 기술은 초기 연구단계지만 적용 분야를 고려할 때 파급효과가 매우 큰 기술"이라고 역설했습니다.

그러면서 "미래 사물인터넷(IoT), 친환경 자동차, 드론 등 전파를 활용한 다양한 서비스 및 신시장을 형성할 수 있는 기반 기술로 본다"고 목소리를 높였습니다.

한편, 미국 시장조사기관인 마켓 앤 마켓(Markets and Markets) 보고서에 따르면 무선 충전기 시장은 오는 2022년 13조원 규모까지 확대될 것으로 보입니다.