무선 충전 도로가 현실이 될까

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 무선 충전 (Inductive charging) 기술은 최근 스마트폰을 대상으로 빠르게 보급되고 있습니다. 현재는 제한된 기기에만 사용되고 있지만, 미래에는 더 다양한 기기를 대상으로 응용이 기대되는 기술이기도 합니다.

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 무선 충전 기술은 크게 자기 유도, 자기 공명, 그리고 전자기파 방식으로 나눌 수 있는데, 전자기파 방식은 매우 장거리의 전력 전송을 위해서 연구되고 있고 실제적으로 휴대폰 같은 기기를 충전하는 방식은 자기 유도와 자기 공명 방식 두 가지라고 할 수 있습니다. 무선 충전에 대한 내용은 아래 네이버 캐스트를 참조해 주시기 바랍니다.

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 참고 :  ​ http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=122&contents_id=84913

 자기 유도 방식은 두 개의 코일 사이의 유도 전류를 이용한 것으로 변압기의 원리와 비슷합니다. 다만 그렇기 때문에 충전 장치와 기기가 밀착해야 하는 문제가 있습니다. 다만 효율이 매우 높고 기술적으로 구현이 간단하기 때문에 현재 널리 사용되고 있습니다.

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 자기 공명 방식은 두 개의 코일을 사용하는 것은 동일하나 이를 주파수로 전송한다는 점이 차이입니다. 따라서 이에 필요한 별도의 변환 장치가 있어야 하고 이 과정에서 전력 손실이 발생합니다. 수m 정도 떨어진 지점까지 전력을 공급할 수 있다는 점은 장점이지만, 현재 비용 및 효율 문제로 인해서 아직 본격 상용화 단계라고 말하기는 어렵습니다.

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 현재 삼성 전자, 퀄컴 등 여러 기업들이 자기 공명 방식을 표준화하고 상용화시키기 위해서 A4WP(Alliance for Wireless Power) 협회를 만들고 연구를 진행 중에 있습니다.

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 사실 1-2cm에 불과한 무선 충전은 도리어 유선 충전보다도 불편할 수 있습니다. 거리를 10-20cm 정도만 늘려도 더 무한한 응용이 가능해지기 때문에 여러 기업들이 관련 연구를 진행 중에 있습니다.

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 최근 프라운호퍼 연구소(Fraunhofer)의 과학자들은 새로운 무선 충전 기술로 20cm 정도 거리에서 93-95% 전송효율을 달성하는 데 성공했다고 발표했습니다. 구체적인 설명은 없지만, 자기 공명 방식을 이용한 것으로 400W에서 3.6kW의 전류를 공급할 수 있습니다.

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 (프라운호퍼 과학자들이 개발한 새로운 무선 충전 장치. This coil system for the inductive charging of electric cars is built into the road. Credit: Fraunhofer IWES)

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 이들이 이런 무선 충전 시스템을 개발한 이유는 물론 휴대폰 충전이 아니라 다른 목적이 있기 때문입니다. 연구팀이 주목하는 가능성은 바로 무선 충전 도로입니다.

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 이전에 소개드린 바와 같이 현재 도로에서 전기 자동차를 바로 충전하는 무선 충전 도로의 개념이 연구 중에 있습니다. ( http://blog.naver.com/jjy0501/220449597613 참조) 달리는 차에서 충전이 가능해지면 전기 자동차의 충전 문제도 자연스럽게 해결이 가능할 것이기 때문입니다.

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 여기에 만약 무인 주행 기술까지 더해지면 상당히 놀라운 일도 가능합니다. 고속도로에서 24시간 쉬지 않고 달리는 무인 트럭이 가능해지는 것입니다. 중간에 운전자의 휴식이나 주유도 필요없이 목적지 사이를 쉬지 않고 달릴 수 있습니다. 이는 물류 운송 부분에서 일대 혁신이라고 할 수 있습니다. 

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 그러나 현재까지는 과연 무선 충전 도로가 경제적인가 하는 의문을 제기할 수 있습니다. 이런 방식의 무선 충전 방식이 사실 저렴한 것은 아니기 때문입니다. 이에 대해서 프라운호퍼 연구팀은 자신들의 방식이 값비싼 부분을 최소화시켜 훨씬 저렴한 충전 장치를 가능하게 한다고 언급하고 있습니다.

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 무선 충전 도로가 현실이 되려면 수십 cm 정도 (그 이상은 사실 필요도 없고 기기 간섭이나 안전성 문제 등 여러 가지 이슈가 생길 수밖에 없음) 거리에서 아주 효율적인 충전 장치가 필요합니다. 물론 가격도 저렴하고 안전해야 도로에 대규모로 매설할 수 있습니다. 주로는 교통량이 아주 많은 고속 도로나 차량이 자주 정차하는 구간, 주차장 등에 응용이 가능할 것입니다.

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 전기 자동차의 보급과 맞물려 무선 충전 기술은 새로운 혁신을 가능하게 만들 수 있습니다. 다만 아직은 가능성입니다. 실제로 가능할지는 미래를 기다려봐야 할 것 같습니다.

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 참고 ​    

  

http://phys.org/news/2015-09-wireless-discharging-electric-vehicles.html