[조민수의 사이다] 배터리 충전 걱정에서 벗어나자 무선충전기술

<조민수의 사이다(4차산업은 이것이다)>편집자 주: 이미 우리 생활에 들어와 버린건지, 아님 앞으로 우리가 대비해야할 것들인지 가늠조차 할 수 없는데 자고 일어나면 새로운 기술이 나와 있고, 정부는 새로운 정책들을 쏟아내고 있다. 대충은 알겠는데 언론이 4차 산업혁명에 대해 얘기할 때 작아졌던 당신을 위해 준비했다. 4차 산업혁명의 기본개념과 기술, 앞으로의 발전방향까지 사례를 통해 알기 쉽게 풀어 설명한다.

사진제공-픽사베이

[이뉴스코리아 조민수 칼럼니스트]

스마트폰이 생활 속 깊숙이 자리 잡으면서 사람들은 잠시도 스마트폰을 손에서 놓지 않는 현상이 증가하고 사용량이 늘어남에 따라서 충전도 자주 해야 할 상황이 발생하여 카페나 공공시설 등에는 스마트폰 충전 서비스를 해주거나 직접 콘센트를 찾아서 충전을 하는 일이 일상적으로 벌어지고 있습니다.

충전할 곳을 찾지 못하거나 이동이 빈번할 경우에는 2차 배터리 휴대용 충전지를 가지고 다니면서 충전하기도 하는데 스마트폰 기종에 따라 지원되는 충전 인터페이스가 상이하여 자신의 폰 규격에 맞는 충전잭까지 휴대해야 하는 상황입니다. 스마트폰뿐만이 아니라 휴대용 컴퓨터기기나 각종 IoT, 스마트 기기의 충전도 항상 문제입니다.

이런 불편함을 해소하기 위해서 나온 것이 바로 무선충전 기술입니다. 무선 충전은 커넥터 및 금속의 접점 등을 통하지 않고, 전력을 전달하는 기술입니다. 비접촉 충전 및 비접촉 전력 전송 등이라고도 합니다. 무선 충전 기술은 충전 시 전원 코드가 필요 없으며 표준 규격을 사용함으로써 1개의 충전 장치로 다양한 단말기에 사용할 수 있어 항상 자신의 폰 규격에 맞는 충전잭을 휴대해야 하는 불편함을 없애줍니다.

지금의 무선충전 기술은 주로 두 가지 방식으로 분류되는데 자기유도방식과 공진유도방식입니다. 자기유도방식은 송신측과 수신측 사이에서 발생하는 유도 자속을 이용하여 전력을 송전하는 방식으로, 일반적인 무선 충전 방식입니다. 회로 구성이 간단하여, 소형 및 저비용으로 실현할 수 있습니다. 또한, 고효율이라는 점이 특징입니다. 전송 거리가 짧고, 장착 위치의 영향을 받기 쉽다는 점이 단점입니다. 현재 가장 많이 쓰이는 무선충전 방식이 자기유도 방식입니다.

전자 유도 방식은 WPC의 Qi 규격 및 AirFuel의 AirFuel Inductive 규격으로 추진하고 있습니다. WPC란 Wireless Power Consortium의 약자로 무선 충전의 국제 규격 「Qi」의 책정과 보급을 목적으로 설립된 단체입니다.

Qi는 「치」라고 읽습니다. Qi 규격은, 기존에는 5W 이하의 BPP (Baseline Power Profile)만 해당되었으나, 15W 이하의 EPP (Extended Power Profile)가 책정됨으로써, 유선과 동등한 무선 충전이 가능하게 되었습니다.

AirFuel은 WPC와는 별도의 무선 충전 추진 단체 (AirFuel Alliance)입니다. PMA (Power Matters Alliance)의 PMA 규격 <전자 유도 방식>과 A4WP (Alliance for Wireless Power)의 Rezence 규격 (자계 공명 방식)이 통합되어 탄생하였습니다. 현재는 AirFuel Inductive (구 PMA 규격)와 AirFuel Resonant (구 Rezence 규격)의 2가지 규격을 추진하고 있습니다.

공진유도방식은 송신측과 수신측의 공진기를 자계 공명시켜, 전력을 전송하는 방식입니다. 전송 거리가 긴 경우 사용되는데 자기유도 방식보다 충전거리가 길어 더 자유롭게 충전할 수 있습니다. 충전매트와 몇 미터 정도 거리 내에서 전력 송신 가능하며, 다수의 기기를 한꺼번에 충전할 수도 있습니다. 이런 장점이 있지만, 단점도 존재하는데 거리에 따른 전력 손실이 크며, 충전 위치에 따라 효율이 크게 달라진다는 단점이 있습니다.

또한, 코일 설계가 자기유도 방식보다 어렵고, 전자파가 많이 발생해 인체 유해할 가능성이 높습니다. 하지만 단점을 극복할 수 있다면 자기유도 방식보다 더 활용성이 높을 것입니다. 그래서 많은 업체가 자기유도방식과 자기공진 방식 단체에 모두 가입해 연구 개발을 거듭하고 있습니다. EV (전기자동차)의 충전 용도로도 개발이 추진되고 있습니다. 아직은 보급이 많이 되지 않아 효율 향상이 과제입니다.

자기공진 방식의 규격을 주도하는 단체는 Alliance for Wireless Power(A4WP) 입니다. 삼성전자와 퀄컴이 주도하여 만든 이 단체에는 LG전자, HTC, NEC 등 스마트폰 제조사들은 물론 도이치 텔레콤, 인텔, SK텔레콤, 한국정보통신기술협회(TTA) 등 글로벌 이동통신사, 반도체 기업과 관련 단체들도 가입했습니다.

무선충전의 미래는 어떤 모습일까요. 공공장소에서는 더 많은 충전 액세스 이용이 가능할 것입니다. 무선 충전을 호텔 객실, 항공기, 로비 전체에서 사용할 수 있게 될 것이고 집에서는 벽면 전체나 책상을 무선 전력 공급원으로 사용할 수 있게 되어 사무실을 꾸미거나 엔터테인먼트 시스템을 설치할 때 지저분한 케이블 및 전원 선이 필요 없게 될 것입니다. 무선충전의 미래가 기대되는 것은 이런 이유일 것입니다.

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