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ⓒ클립아트 코리아

 

핸드폰을 충전할 때 무선 충전기를 사용해보신 경우 있으신가요? 요즘에는 핸드폰을 올려놓기만 하면 충전이 되는 마우스패드, 불 없이도 물을 끓일 수 있는 인덕션, 심지어는 드론을 패드에 올려놓기만 하면 충전이 되는 제품이 일상생활에 사용되고 있어요. 점차 선이 없는 세상으로 변해가고 있답니다.

 

이런 제품들은 모두 ‘무선전력전송기술’을 사용한 것인데요. 무선전력전송기술이란 전선 없이 전력을 전송할 수 있는 기술이에요. 마치 와이파이처럼 공간을 통해 전력이 오고 가는 거죠.

 

ⓒKEPRI NEWS 4월호

 

무선전력전송기술은 전력을 전송할 수 있는 거리에 따라 사용하는 방법이 다르답니다. 근거리는 전자유도 방식, 중거리는 전자공진 방식, 원거리는 마이크로파 방식을 사용해요.

 

자기유도 방식은 송신 패드에 있는 1차 코일이 수신 패드에 있는 2차 코일에 전기를 유도해 전력이 전송되는 원리예요. 예를 들어 무선 충전기 패드가 1차 코일이고 핸드폰이 2차 코일이면 이를 맞대고 있으면 전력이 전송되는 것이죠. 꼭 둘이 붙어있어야 전력이 전송된답니다.

 

 

ⓒ클립아트 코리아

 

전자공진 방식은 공진주파수를 이용하는 건데요. 송신부와 수신부의 주파수를 동일하게 제작하여 이 사이에 공진을 발생시켜요. 그래서 수신부 코일에만 에너지가 전달되도록 한답니다. 최근에는 Witricity사에서 전자공진 방식을 이용하여 전기자동차를 충전하는 기술을 선보였답니다.

 

 

ⓒKEPRI NEWS 4월호

 

마이크로파 방식은 주파수가 높고 파장이 짧은 마이크로파를 이용해요. 마이크로파는 진동수가 커서 빛과 같은 직진하는 성질을 가져요. 그래서 전선이 없이도 전기에너지를 한곳으로 모아 우리가 원하는 곳으로 전기를 보낼 수 있답니다. 와이파이처럼 전력을 어디서든 어디로든 보낼 수 있다면 사물인터넷(IoT) 기기, 주행 중인 전기 자동차, 하늘을 날고 있는 드론 등 움직이는 중에도 충전할 수 있을 거예요. 정말 놀라운 기술 아닌가요?

 

그럼 마이크로파 무선전력전송은 어떻게 이뤄지는지 알아볼까요? 우선 마이크로파의 송수신을 위해 안테나가 필요합니다. 송신 안테나에서 직류나 교류 형태의 전기에너지를 보내요. 그 전기에너지가 수신 안테나에 도착하면 도착한 원래 보냈던 전기에너지 성질인 직류나 교류로 변환하는 과정을 거칩니다.

 

ⓒ클립아트 코리아

 

원거리 무선전력전송 기술은 ‘우주 태양광 발전(Solar Power Satellite: SPS)’에 사용되고 있어요. 우주 태양광 발전이란 우주에 초대형 태양 전지판을 장착한 인공위성을 띄워 전기를 생산하는 방식인데요. 이 생산된 전력을 지구로 보낼 때 마이크로파로 보내는 기술을 사용한답니다. 그 후 지상에서 전파를 전기로 변환하여 우리가 사용할 수 있어요. 우주에선 날씨와 상관없이 끊임없이 전기 생산이 가능하므로 여러 국가와 기업이 관심을 쏟고 있는 기술입니다.

 

 

하지만 원거리 무선전력전송은 한계점을 갖고 있는데요. 마이크로파 무선전력전송에 필요한 보안 문제가 있답니다. 중간에 기기 사용자에 대한 위조 또는 변조를 하거나, 악성코드 삽입을 통해 장치 공격이 가능해 기기 간 도청, 가로채기, 프라이버시 등의 위협 요소가 존재한다고 해요. 또한, 큰 전력을 전송하게 된다면 전자파로 인해 인체에 해로울 수 있어요. 전자파 흡수율에 관한 규제도 있어 큰 전력을 전송하는 데 한계가 있답니다.

 

 

이제는 근거리 무선전력전송기술 뿐만 아니라 멀리 있는 곳까지 전력을 보낼 수 있는 원거리 무선전력전송기술을 발전해나가고 있는데요. 언젠가는 전봇대와 전깃줄 없이 전력을 송수신할 수 있는 날이 오지 않을까요? Wireless 무선 시대에 접어든 만큼 앞으로 어떻게 발전해나갈지 정말 궁금해지는데요. 혁신적인 전력시스템 시대를 이끌어갈 원거리 무선전력전송기술 발전을 응원하겠습니다.

 

 

 


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