울산과학기술원(UNIST) 연구진이 책상 등 널찍한 평면 공간에서 여러 개 전자기기를 자유롭게 배치해 무선으로 충전하는 기술을 개발했다.

21일 변영재 전기전자컴퓨터공학부 교수팀은 전력을 주고받는 자기장 신호로 페라이트(ferrite)라는 물질을 활용해 '대면적 자율배치 무선충전 기술'을 개발했다고 밝혔다.

무선충전은 전류가 자기장을 일으키고, 거꾸로 자기장도 전류를 발생시키는 원리를 이용한다. 전원 장치의 전류에서 발생한 자기장을 전자기기가 받아 다시 전류로 바꾸는 것이다.

기존 무선충전은 자기장을 보내는 매질로 '공기'를 이용한다. 충전용 전선이 없다는 점에서 편리하지만, 전자기기와 무선충전기의 배치가 고정된다는 제약이 있다.

둘의 배치가 조금이라도 어긋나거나 거리가 멀어지면, 충전 효율이 급격히 떨어지거나 충전이 중단된다.

변 교수팀은 이런 제약들을 없애고자 자기장을 전파하는 매질을 바꿨다. 페라이트를 사용해 충전기기에 전달되는 자기장 세기를 극대화한 것이다.

자기장이 공기로 전달될 때는 자기저항(자기장을 가로막는 성질)이 커서 전력손실이 크지만, 페라이트 자기저항은 공기보다 1천배 작아 전송효율이 높아진다.

연구진은 시뮬레이션과 실험으로 이 시스템의 실현 가능성을 확인했다. 인체에 유해할 수 있는 자기장과 전기장 노출 역시 국제기준을 통과한다는 점을 입증했다.

다만 페라이트가 무겁고 비싸다는 한계가 있어, 페라이트를 대체할 물질을 찾으면서 시스템을 최적화하는 연구를 진행할 예정이다.

변 교수는 "넓은 면적에 충전하려는 휴대기기를 자유롭게 배치하는 원천기술을 확보했다는 점에서 의미가 있다"면서 "앞으로 책상, 탁자, 벽, 바닥 등에 적용돼 사물인터넷(IoT) 시대 견인차가 될 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 국제전기전자공학회(IEEE)가 발행하는 학술지(IEEE Transactions on Power Electronics) 이달 4일 자 온라인판에 게재됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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