[사이테크 플러스] "무선충전 효율 높인다…기기 위치·방향 관계없이 고효율 충전"
인천대 안덕주 교수 "고효율 무선충전시스템 개발…스마트폰·로봇·전기차 등에 활용"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 스마트폰이나 로봇, 전기자동차 등을 무선으로 충전할 때 기기가 놓인 위치나 방향 등에 따라 충전 효율이 떨어지는 문제를 개선할 수 있는 고효율 무선충전 시스템을 개발했다.
인천대 전기공학과 안덕주 교수와 김도현 박사팀은 9일 무선충전 장치 내에 내장된 여러 대의 무선 전력 전송장치에 공급하는 전기를 전력 전송장치와 충전 대상 기기 사이의 자기장 결합 비율에 따라 조절, 최상의 충전 효율을 내도록 하는 무선충전 시스템을 개발했다고 밝혔다.
최근 스마트폰과 로봇, 전기자동차 등 배터리 전원으로 작동하는 무선기기가 널리 보급되면서 유선충전 보다 편리한 무선충전 기술이 폭넓게 도입되고 있다.
무선충전에 사용되는 전자기유도와 자기공명 방식은 모두 충전장치 내 무선 전력 전송장치의 1차 코일과 충전 대상 기기 내 2차 코일 간 유도 결합을 이용해 접촉 단자 없이 충전이 이뤄진다. 최근에는 충전 효율을 높이기 위해 무선충전 장치에 무선 전력전송 장치를 여러 대 탑재하는 방식이 사용되고 있다.
하지만 무선전력 전송장치를 여러 대 사용해도 충전 대상 기기가 놓이는 위치와 방향에 따라 충전 효율이 떨어지는 문제는 크게 개선되지 않고 있다.
3개의 무선 전력 전송장치를 탑재한 무선 충전장치의 경우 기기에서 가장 가까운 전력 전송장치는 충전에 큰 역할을 하지만 나머지 전력 전송장치 2개에 공급되는 전기는 낭비되는 비율이 높다.
연구팀은 이렇게 여러 대의 무선 전력 전송장치를 이용한 무선 충전 시스템에서 전력 전송장치 각각의 송신 코일과 충전 대상 기기의 전력 수신장치 코일 사이의 자기장 결합 비율에 따라 전력 전송장치 코일에 공급하는 전류를 조절해 무선 전력 전송효율을 높이는 방법을 고안해냈다.
무선 전력 전송장치 3개와 전력 수신장치의 자기장 결합 비율이 60 대 30 대 10일 경우 전력 전송장치 3대에 똑같이 전류를 공급하는 기존 방식과 달리 전류도 60 대 30 대 10의 비율로 공급하는 식이다.
연구팀이 이 입력전원 제어장치와 작동 방식을 무선충전 장치에 적용한 결과 478W의 전력이 79%의 효율로 전송되는 것으로 확인됐다.
이를 무인운반차(AGV) 충전용 무선충전 장치에 적용한 결과 3개의 무선 전력 전송장치에 똑같이 전류를 공급하는 충전장치 및 1개의 전력 전송장치만 사용하는 충전장치보다 충전효율이 각각 8.7%와 6.1% 향상된 것으로 나타났다.
안덕주 교수는 "이 연구결과는 전력 수신장치가 이동하더라도 자기장 결합 비율을 자동으로 파악해 전류 공급을 최적으로 제어하는 수학적인 이론 및 시스템을 처음으로 제안한 것"이라고 말했다.
연구팀은 이 연구결과는 국제전기전자학회(IEEE)가 발행하는 'IEEE 전력전자 학술지'(IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS) 최신호에 게재하고 관련 기술에 대한 국내 특허를 등록했다.
scitech@yna.co.kr
(끝)
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인천대 안덕주 교수 "고효율 무선충전시스템 개발…스마트폰·로봇·전기차 등에 활용"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 스마트폰이나 로봇, 전기자동차 등을 무선으로 충전할 때 기기가 놓인 위치나 방향 등에 따라 충전 효율이 떨어지는 문제를 개선할 수 있는 고효율 무선충전 시스템을 개발했다.
인천대 전기공학과 안덕주 교수와 김도현 박사팀은 9일 무선충전 장치 내에 내장된 여러 대의 무선 전력 전송장치에 공급하는 전기를 전력 전송장치와 충전 대상 기기 사이의 자기장 결합 비율에 따라 조절, 최상의 충전 효율을 내도록 하는 무선충전 시스템을 개발했다고 밝혔다.
최근 스마트폰과 로봇, 전기자동차 등 배터리 전원으로 작동하는 무선기기가 널리 보급되면서 유선충전 보다 편리한 무선충전 기술이 폭넓게 도입되고 있다.
무선충전에 사용되는 전자기유도와 자기공명 방식은 모두 충전장치 내 무선 전력 전송장치의 1차 코일과 충전 대상 기기 내 2차 코일 간 유도 결합을 이용해 접촉 단자 없이 충전이 이뤄진다. 최근에는 충전 효율을 높이기 위해 무선충전 장치에 무선 전력전송 장치를 여러 대 탑재하는 방식이 사용되고 있다.
하지만 무선전력 전송장치를 여러 대 사용해도 충전 대상 기기가 놓이는 위치와 방향에 따라 충전 효율이 떨어지는 문제는 크게 개선되지 않고 있다.
3개의 무선 전력 전송장치를 탑재한 무선 충전장치의 경우 기기에서 가장 가까운 전력 전송장치는 충전에 큰 역할을 하지만 나머지 전력 전송장치 2개에 공급되는 전기는 낭비되는 비율이 높다.
연구팀은 이렇게 여러 대의 무선 전력 전송장치를 이용한 무선 충전 시스템에서 전력 전송장치 각각의 송신 코일과 충전 대상 기기의 전력 수신장치 코일 사이의 자기장 결합 비율에 따라 전력 전송장치 코일에 공급하는 전류를 조절해 무선 전력 전송효율을 높이는 방법을 고안해냈다.
무선 전력 전송장치 3개와 전력 수신장치의 자기장 결합 비율이 60 대 30 대 10일 경우 전력 전송장치 3대에 똑같이 전류를 공급하는 기존 방식과 달리 전류도 60 대 30 대 10의 비율로 공급하는 식이다.
연구팀이 이 입력전원 제어장치와 작동 방식을 무선충전 장치에 적용한 결과 478W의 전력이 79%의 효율로 전송되는 것으로 확인됐다.
이를 무인운반차(AGV) 충전용 무선충전 장치에 적용한 결과 3개의 무선 전력 전송장치에 똑같이 전류를 공급하는 충전장치 및 1개의 전력 전송장치만 사용하는 충전장치보다 충전효율이 각각 8.7%와 6.1% 향상된 것으로 나타났다.
안덕주 교수는 "이 연구결과는 전력 수신장치가 이동하더라도 자기장 결합 비율을 자동으로 파악해 전류 공급을 최적으로 제어하는 수학적인 이론 및 시스템을 처음으로 제안한 것"이라고 말했다.
연구팀은 이 연구결과는 국제전기전자학회(IEEE)가 발행하는 'IEEE 전력전자 학술지'(IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS) 최신호에 게재하고 관련 기술에 대한 국내 특허를 등록했다.
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