이다예 ▲ (왼쪽부터) UNIST 전기전자컴퓨터공학부 변영재 교수, 조현경·서석태 연구원. 울산과학기술원 제공. ▲ 자율 배치 무선 충전 기술이 적용된 예. 울산과학기술원 제공. 책상이나 바닥 등 널찍한 평면 어디에 놓아도 무선충전이 가능한 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)은 전기전자컴퓨터공학부 변영재 교수팀이 여러 개의 전자기기를 자유롭게 배치해 무선충전할 수 있고, 충전 면적도 기존보다 넓힌 ‘대면적 자율배치 무선충전 기술’을 개발했다고 21일 밝혔다. 무선충전은 전류가 자기장을 일으키고, 거꾸로 자기장도 전류를 발생시키는 원리를 이용한다. 기존 무선충전 기술은 자기장을 보내는 매질로 ‘공기’를 이용한다. 충전용 전선이 사라졌다는 점에서 편리하지만, 전자기기와 무선충전기의 배치가 고정된다는 제약이 있었다. 둘의 배치가 조금이라도 빗겨나가거나 멀어지면, 충전효율이 급격히 떨어지거나 충전이 중단된다. 이에 연구진은 자기장을 전파하는 매질을 바꿨다. ‘페라이트’(ferrite, 자성을 띄고 있는 세라믹)를 사용해 충전기기에 전달되는 자기장 세기를 극대화했다. 자기장이 공기로 전달될 때는 ‘자기저항’(magnetic reluctance, 자기장을 가로막는 성질)이 커서 전력손실이 크지만, 페라이트의 자기저항은 공기보다 1,000배 작아 전송효율이 높아진다. 연구진은 또 전원장치에서 자기장을 발생시키는 코일을 감는 방식도 달리해 전력전송 효율을 높였다. 판형 구조의 페라이트에 코일을 위아래로 감으면, 판을 기준으로 위와 아래의 전류 방향 반대가 돼 자기장이 상쇄된다. 이를 해결키 위해 코일을 비스듬히 감는 방식을 사용한 거다. 이에 충전 범위는 크게 넓혀졌고, 충전하고자 하는 휴대기기는 자유롭게 배치 가능하게 됐다. 다만, 페라이트가 무겁고 가격이 비싸서 이를 대체할 물질을 찾아 시스템을 최적화하는 연구가 추가로 필요하다. 연구진은 시뮬레이션과 실험으로 이 시스템의 실현가능성을 확인했으며, 인체에 유해할 수 있는 자기장과 전기장 노출이 국제기준을 통과한다는 것도 입증했다. 변영재 교수는 “넓은 면적에 자율배치가 가능한 무선충전 원천기술을 확보한 점에서 의미가 있다”며 “앞으로 책상과 탁자, 벽, 바닥 등에 적용돼 앞으로 다가올 IoT 시대의 견인차가 될 것으로 기대한다”고 말했다. 과학기술정보통신부 및 정보통신기술진흥센터(IITP)의 대학ICT연구센터 육성지원사업의 지원으로 이뤄진 이번 연구결과는 국제전기전자공학회(IEEE)에서 발행하는 학술지 ‘IEEE Transactions on Power Electronics’ 10월 4일자 온라인판으로 공개됐다.
울산과학기술원 변영재 교수팀이 평면 어디에 놓아도 무선충전이 가능한 ‘대면적 자율배치 무선충전 기술’을 개발했으며, 한편 변 교수는 이 기술이 앞으로  다가올 IoT 시대의 견인차가 될 것으로 기대한다고 말했다. 