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"건물 자체가 휴대폰 충전기"··· 디즈니, 새 무선충전 기술 공개

2017.02.23 Lucas Mearian  |  Computerworld
디즈니 리서치(Disney Research)가 모바일 기기용 새로운 무선 충전 방식을 개발해 공개했다. 이 기술이 상용화되면 디즈니랜드 안을 자유롭게 걸어다니는 동안 모바일 기기가 자동으로 충전된다.

디즈니는 이 기술을 'QSCR(Quasistatic Cavity Resonance)'이라고 부른다. 캐비넷이나 방, 창고 등 특수 제작된 구조물에 '준정적 자기장(quasistatic magnetic fields)'을 생성하고 이 자기장을 통해 근처에 들어와 있는 모바일 리시버에 수 킬로와트 정도의 전력을 안전하게 보낼 수 있다. 디즈니가 개발한 이 무선 충전 기술의 상세한 내용은 과학 저널인 '플로스 원(PLOS ONE)'에 소개됐다.



중장거리 원격 무선 충전 기술을 개발한 업체는 디즈니 리서치가 처음이 아니다. 오시아(Ossia)와 에너저스(Energous) 같은 신생 기업도 15피트(약 4.5미터) 거리에서 무선 충전하는 기술을 공개했다. 에너저스의 '와트업(WattUp)'과 오시아의 '코타(Cota)' 충전 시스템은 무선 라우터와 비슷한 방식으로 작동한다. 휴대폰이나 웨어러블 제품 같은 모바일 기기가 수신할 수 있는 RF 신호를 전송한다. 무선 전력 수신기는 PCB 보드 속 소형 RF 안테나와 ASIC, 소프트웨어 등으로 구성된다.

반면 디즈니 리서치는 기존 무선 충전 혹은 근거리 충전 기술과 달리 자기 공명 코일(magnetic resonator coil)을 이용한다. 디즈니가 공개한 기술 시연 영상을 보면, 방의 중앙에 축전기가 달린 구리 파이프가 설치돼 있고 여기서 전류를 흘려 보낸다. 이 방은 16×16x7.5피트 크기이다. 천장과 벽은 알루미늄이 칠해져 있다. QSCR은 근거리에 위치한 소형 코일 수신기에 전기를 보낼 수 있다. 효율은 40~95% 정도이다. 모바일 기기에 최대 1900와트까지 안전하게 송수신할 수 있다고 업체 측은 설명했다.

디즈니 리서치 측은 "앞으로 QSCR을 발전시키면 자기장을 만드는 데 필요한 알루미늄 양을 줄일 수 있다. 조립식 패널이나 전도성 페인트를 이용하면 기존 건축물을 고쳐서 사용하는 것도 가능하다. 궁극적으로는 모바일 기기에서 충전 선과 배터리를 없앨 수 있다. QSCR 기술은 전례 없는 수준의 공간 충전을 제공하므로, 그동안 산업, 의료, 소비자 가전 시장에서 혁신적인 솔루션 개발을 막았던 장벽을 하나 없앨 수 있다"라고 설명했다.

원거리 무선 전력 전송은 이미 지난 세기에 니콜라 테슬라가 시연했다. 일명 '테슬라 코일(Tesla coil)'이라고 불리는 것이다. 그러나 최근에는 정부가 테슬라 코일 같은 원거리 자기 공명 기기 사용에 엄격한 안전 규정을 적용하고 있다.



디즈니 리서치 측은 "이러한 규제는 결국 무선 충전이 가능한 거리와 안전하게 전송할 수 있는 전력량 사이의 모순으로 나타났다. 정부가 건강과 안전에 대한 우려 때문에 불과 수밀리와트만 전송할 수 있도록 제한하면서 원거리 무선 충전 기술이 널리 사용되지 못했다"라고 말했다.

근거리 자기 공명은 그 거리가 몇 밀리미터에서 몇 피트 정도로 매우 짧다. 코일 지름 이상 떨어지면 전송 효율이 급속히 떨어진다. 일정 수준 이상으로 크기 차이가 나는 코일을 결합하는 것도 불가능하다. 그래서 디즈니 리서치는 균일한 자기장 패턴을 만드는 데 원거리 전자기파와 금속으로 된 공간을 이용했다. 이들은 소형 수신기용 근거리 중복파(standing waves)를 만들어 낸다.

디즈니 리서치 측은 "이 기술은 특별하게 설계된 폐쇄 금속 구조물의 자기공명 모드를 통해 구현됐다. 이 금속 구조물은 벽과 천장, 바닥을 통해 전기의 흐름을 유도하고 이 진동 전류는 구조물 내부를 투과하는 자기장을 만든다. 이를 통해 축전지 내부의 해로운 전자파를 분리하면서 동시에 자기장 내부에 있는 리시버로 전기를 보낼 수 있다"라고 설명했다. ciokr@idg.co.kr
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