스페셜리포트/생활 속 신기술 ‘무선충전’(1)프롤로그

휴대폰, 올려만 놓으면 충전된다
‘무선충전’ 휴대기기 업계 차기 킬러앱 급부상
MIT 이후 개발경쟁…효율성 ‘과제’?수요 ‘급증’

‘무선 충전’ 시스템이 각광을 받고 있다. 말 그대로 충전대 위에 휴대폰을 올려만 놓으면 충전되는 형태 충전 시스템으로서 반도체 대기업, 휴대폰 제조업체, 배터리 팩 업체 등을 중심으로 국내외 활발한 개발이 진행되고 있다.

현재 다양한 형태 커넥터 혹은 ‘젠더’를 갖춰야만 휴대폰 충전이 이뤄진다. 휴대폰 외 MP3플레이어, 노트북PC 등 다양한 모바일 기기 보급에 따라 충전을 위한 콘센트도 다수 필요해지는 시점이다. 장시간 사용

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▲ 휴대기기가 다양해지면서 전원 공급도 복잡해졌다. ‘무선충전’은 이를 간소화하는 동시에 편리를 제공한다는 장점이 있다.(출처: 파워매트)

할 수 있는 배터리 개발이 더디다면, ‘올려놓는 것만으로도’ 충전이 되는 편리함으로 시선을 돌려볼 때다.

글/박영주 기자(yjpak@cellular.co.kr)

무선충전 시스템은 가까운 미래, 가정뿐 아니라 공공장소와 매장에서도 설치돼 이용될 수 있을 것이란 전망이다. 이 경우, 전원 공급장치가 새로운 사회 인프라로서 이용되는 혁신이 가능할 것으로 기대된다.

나아가 현재 휴대폰이나 디지털 카메라, PMP 등 소전력 모바일 기기 대상 개발이 활발하지만, 향후 대용량 전력을 필요로 하는 노트북이나 산업용 로봇, 자동차 등에도 적용이 가능하다는 점에서 수요가 무한하다는 지적이다.

무선충전, ‘무선 전력공급’에서 파생

배터리가 한 칸 남았을 때 현재 ‘세스코’ 가맹업체처럼 ‘무선충전 가능 업소’란 마크를 보고 들어간 카페. 테이블 위에 휴대폰을 올려놓고 와이브로를 이용, 인터넷 검색을 하거나 기사를 정리하다 보면 휴대폰 충전이 완료되는 세상.

테이블의 마술이 아니라, 테이블처럼 꾸며진 충전대가 제 역할을 한 탓이다. (충전대가 갖춰진) 테이블 위에는 공간을 공유하는 여러 사람의 휴대형 기기들이 놓여있다. 내 휴대폰 충전이 완료됐다는 불이 들어오면, 전력 공급은 다른 휴대 기기로 넘어간다.

무선충전이 일반화된 가까운 미래의 모습이다.

식탁 테이블 위에 올려놓고 휴대폰을 충전하거나, 친구 휴대폰에 전원을 공급하는 일, 노트북PC에서 마우스로 전력 공급, TV에서 집안 조명에 전력을 전송하는 일 등이 무선전력 전송기술로 현실화 가능한 것들이다.

이러한 ‘무선충전’은 전력을 무선으로 상대방 단말기에 보내는 기술이 실용화 단계로 접어들면서 업계 관심을 끌었다. ‘비접촉 충전’ 혹은 ‘무접점 충전’으로도 불리는 이 기술은 기존에 면도기와 전동칫솔, 무선전화기 등 일부에서 이용돼 왔다.

이들 제한된 용도가 아닌, 휴대폰 등 보다 대중화된 제품에 이를 이용토록 하는 기술 개발이 진행되면서 보다 다중의 관심에 들어오게 된 것이다. 전송효율의 획기적인 향상 등 과제 해결을 통해 보다 큰 출력을 필요로 하는 제품 적용은 물론, 원거리 무선 전력공급 등도 가능해질 것이란 게 업계 기대다.

전력을 무선으로 전달하기 위한 기술개발은 다양한 형태 경쟁을 통해 상용화를 앞당기고 있는 추세다. 휴대폰 전용 충전기에 많이 쓰이는 전자유도, 조명 등에 이용되는 전파수신, 장거리 전송이 가능하다는 자기공명 등이 그것이다.

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▲ ‘무선충전(Wireless electricity)’이란 이런 것?(출처: WiTricity)

무선 전력 공급의 효시로는 MIT(메사추세츠공과대학)이 회자된다. 2007년 6월, 마린 솔랴시치(Marin Soljacic) 등 당시 MIT 연구진은 약 2.1m 떨어져 있는 60W 전구에 무선으로 전력을 보내 불을 밝힘으로써 세상을 놀라게 했다.(해당 내용은 ‘Science Express’ 2007년 6월 7일호에 게재됐다)

그 동안 관련 이론 제시는 많았지만, 실제 장치를 통해 전력을 전송할 수 있다는 것을 입증한 것은 이때가 처음이었다.

‘자기장 결합 공명기(magnetically coupled resonators)’로 불린 이 송수신 장치는 구체적으로는 각각의 LC회로의 특성을 갖는 한쌍의 안테나이다. 송전측 안테나의 공진주파수에 의해 주변에 진동자기장이 발생하면, 공명 현상에 의해 몇 파장 내 거리에 있는 수신측 안테나에 전원이 보내지는 식이다.

논문에 따르면 이번 전송효율은 안테나 사이의 거리가 2m인 경우, 약 40 %이다

무선 전력 전송은 MIT 시연 이후 업계 큰 관심을 불러모았다. 당장 인텔과 퀄컴 등 반도체 대기업이 기술개발에 본격적으로 뛰어들었다. 벽걸이TV(일본 총무성), 전기자동차(닛산자동차, 나가노JRC) 등 다양한 용도를 겨냥한 개발 발표가 잇따르기도 했다.

인텔 경우, ‘인텔개발자회의(IDF) 2008’에서 기조연설을 통해 수십cm 떨어진 전구에 불을 붙이는 무선 전력 공급을 시연했다. 워싱톤대학과의 공동개발 결실로서 적용시기는 미정이다. “60W 전력을 75% 효율로 전송할 수 있다”는 게 시연 당시 설명.

현재 실생활에 있어 가장 발빠르게 대응하고 있는 분야는 역시 휴대폰 등 휴대용 기기의 충전 시스템. 국내 상용수준 제품 발표(한림포스텍)와 미국 팜의 실제 상용휴대폰(‘팜 프리’) 출시 등 현실화에 접어든 상태다.

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▲ 휴대기기를 위한 ‘무선충전’ 방식으로는 ‘자기공명식’이 많이 이용된다. 충전패드에 단말기를 올려만 놓으면 충전이 된다.

해결과제도 여전하다는 지적이다. 전송효율 향상 및 위치에 따른 충전 정확도 등이 그것. 나아가 고출력을 통한 응용범위 확대도 모색되고 있다. 다행인지, 현재 이들 기술 개발에 나선 업체들은 ‘독자기술’을 통해 이들 과제를 해결했다고 발표하는 경우가 대부분이다.

현재 무선전력위원회(WPC, www.wirelesspowerconsortium.com)에서 관련 표준화 작업을 진행중이다. TI, 풀톤, 듀라셀, 내셔널세미컨덕터, 필립스 등이 참여하고 있다. 국내 업체로는 삼성전자가 지난 5월 ‘ASSOCIATE MEMBERS’로 참가했다.