무선 전력 전송

Wireless Power Transfer, WPT; 무선 전력 전달

전선을 쓰지 않고 전자기장을 매개로 전력을 보내는 기술

송신부가 전기 에너지를 전자기장으로 바꾸어 내보내고, 수신부가 그것을 다시 전기 에너지로 바꾸어 쓴다. 전송 거리와 매개 방식에 따라 크게 세 가지로 나뉜다.

자기 유도 방식

Inductive Coupling

• 두 코일을 가까이 두어 1차 코일의 변화하는 자기장이 2차 코일에 전류를 유도한다. 변압기와 같은 원리다.
• 전송 거리가 수 mm~수 cm 로 매우 짧고, 코일의 위치가 어긋나면 효율이 급격히 떨어진다.
• 효율은 가장 높다(90% 안팎).
• 스마트폰 무선 충전 패드, 전동 칫솔, 의료용 삽입 기기에 쓴다. Qi 표준이 이 방식이다.

자기 공명 방식

Magnetic Resonance

• 송·수신 코일을 같은 주파수로 공진시켜 에너지를 전달한다.
• 전송 거리가 수 cm~수 m 로 자기 유도보다 길고, 위치가 다소 어긋나도 동작한다.
• 효율은 자기 유도보다 낮고 거리가 멀어질수록 급격히 떨어진다.
• 전기차 무선 충전, 여러 기기 동시 충전에 쓴다.

전자기파 방식

Microwave; RF 방식

• 전력을 마이크로파나 레이저로 바꾸어 안테나로 쏘고, 수신부의 렉테나가 다시 전기로 바꾼다.
• 전송 거리가 수 m~수 km 로 가장 길다.
• 효율이 가장 낮고 직진성이 강해 송·수신부가 서로 보여야 한다.
• 사물인터넷 센서의 미소 전력 공급, 우주 태양광 발전 구상에 쓴다.

과제

• 전송 효율과 거리가 서로 상충한다.
• 전자파 인체 영향과 주파수 사용에 대한 규제를 지켜야 한다.
• 금속 이물질이 끼면 유도 전류로 발열해 화재 위험이 있다. 이물질 검출 기능이 필요하다.
• 표준이 갈려 기기 사이 호환성 문제가 있다.

같이 보기

• 네트워크 전송 매체