미드레인지(2m)의 ERWPT 공진 주파수에서 PTE 측정 결과: 측면(xy-plane)에서 거의 동일한 PTE로 배열이 없는 특성을 보여주지만 PTE 및 공진 주파수는 z 방향 위치에 따라 다릅니다. 크레딧: Advanced Science(2024). DOI: 10.1002/advs.202407827

기술의 획기적인 발전은 휴대 전화 및 기타 전자 장치를 주머니에 넣는 것만으로도 충전할 수 있는 길을 닦고 있습니다. 이 혁신적인 시스템은 벽, 바닥 및 공기를 포함하는 3차원(3D) 공간 전체에서 무선 충전을 가능하게 합니다.

12월 12일, UNIST 전기공학과 프랭클린 비엔(Franklin Bien) 교수 연구팀은 혁신적인 전기공명 기반 무선 전력전송(ERWPT) 시스템을 개발했다고 발표했다. 이 최신 기술을 통해 3D 환경 내 거의 모든 곳에서 장치를 충전할 수 있으므로 기존 MRWPT(자기 공명 무선 전력 전송)와 관련된 오랜 문제를 해결하고 정밀한 장치 위치 지정의 제약 없이 효율적인 전력 전송을 가능하게 하는 강력한 솔루션을 제공합니다.

이 논문은 학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 게재되었습니다.

MRWPT는 무선 에너지 전송의 선구적인 개념으로 작용해 왔지만 수신기 배열에 대한 자기장의 제약으로 인해 한계에 직면했습니다. MRWPT에서 이러한 단극 자기 특성의 부족은 수신기 위치가 변경됨에 따라 전력 전송 효율(PTE)의 감도를 감소시켜 효율적인 무선 전력 솔루션의 실제 구현을 복잡하게 만듭니다.

대조적으로, ERWPT는 전하의 단극 특성을 활용하여 자기장 기반 방법에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 새로 개발된 이 기술은 수신기 배열의 변화에 관계없이 일관된 효율성을 유지하면서 최대 50와트의 인상적인 비복사 전력 전송과 46%의 PTE를 달성했습니다. 예를 들어, MIT의 연구원들은 2007년에 자기 공명 방법을 사용하여 동일한 거리에서 40%의 전송 효율을 달성했습니다.

비엔 교수는 "MIT의 연구는 자기 공진 방식을 사용한 중거리 충전의 실현 가능성을 나타냈지만, 우리의 기술은 3차원 공간 내 어디에서나 충전할 수 있는 진정한 혁신을 대표합니다. 이번 개발은 스마트 팩토리의 물류 로봇 및 자동화 시스템을 위한 무선 충전 솔루션을 제공할 것 이니다"라고 설명했습니다.

이 혁신의 핵심 요소는 개방형 바이필러 코일 구성을 특징으로 하는 트랜시버의 향상된 물리적 구조입니다. 이 설계는 전기 공진을 최적화하고 효율성을 손상시키지 않으면서 장치를 전기장 내에 자유롭게 배치할 수 있도록 하여 효과적인 전력 전달을 촉진합니다. 또한 이 구성을 통해 더 먼 거리에서 무선 전력 전송이 가능합니다.

또한 ERWPT 시스템을 사용하면 여러 전자 장치를 동시에 충전할 수 있으며, 실험 결과 여러 수신기가 공유 공간 내에 있는 경우에도 전력 전송이 일관된 효율성을 유지한다는 것이 확인되었습니다.

연구팀은 이번 연구의 학문적 중요성을 강조하며 순수한 기술적 성과를 넘어 전자기력의 본질에 대한 새로운 관점을 제시했습니다.

UNIST 제1저자인 이본영 박사는 "ERWPT 시스템은 전자기력을 이용한 새로운 에너지 전달 방법을 도입하여 전자기 현상을 이해하는 새로운 접근 방식을 제시한다"라고 말했습니다.

이상의 기사는 2024년 12월 19일 TechXplore에 게재된 “Charge your phone in your pocket with new wireless technology”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.

* 원문정보 출처 : Charge your phone in your pocket with new wireless technology

창조아고라 박윤석 VP 박윤석 VP의 기사 더보기

저작권자 ⓒ 창조아고라, 무단 전재 및 재배포 금지