‘옵티머스 LTE2’와 ‘갤럭시 S3’. 情報技術(IT) 機器를 좋아하는 사람이라면 누구나 알 만한 두 最新 스마트폰의 共通點은 無線充電 技術을 採擇했다는 點이다.

携帶電話 無線充電 時代가 本格的으로 열렸다. 携帶電話 無線充電 技術이 大衆化하면 機器에 맞는 充電器를 찾아 여기저기 헤맬 必要가 없다.

無線充電 技術이 携帶電話뿐 아니라 家電機器로까지 擴大되면 어지럽던 戰線도 사라질 것으로 보인다. 大淸掃라도 하려면 房을 옮겨갈 때마다 靑素旗의 코드를 옮겨 끼워야 했던 번거로움이 사라지고, 배터리만으로는 기껏해야 서너 時間밖에 버티지 못하는 노트북도 長時間 使用할 수 있을 것이다. 旅行 갈 때면 充電器를 꼭 챙겨야 했던 디지털카메라와 MP3플레이어 같은 모바일機器度 使用하기가 훨씬 簡便해질 展望이다.

過去에는 ‘無線’이라고 하면 와이파이(WiFi)나 3世代(3G) 移動通信처럼 데이터를 선 없이 電送하는 無線通信 技術을 떠올렸다. 無線通信 技術 德에 家庭과 事務室에서는 通信線이 사라졌다. 하지만 電源을 連結하는 線은 如前히 電子機器를 따라다닌다. 이 線마저 사라지게 할 無線電力電送 技術이 요즘 핫 이슈다.

自己誘導 vs 磁氣共鳴



無線電力電送 技術은 말 그대로 戰線 없이 前歷을 電送하는 技術이다. 이 技術이 商用化하면 近距離에서는 배터리 없이도 電力電送이 可能해 無線機器를 使用할 수 있다. 배터리를 裝着한 機器라면 無線充電도 可能하다.

無線電力電送은 電波 電送 原理를 利用한다. 電力 에너지를 無線電送에 有利한 마이크로파로 變換해 에너지를 傳達하는 方式이다. 無線電力電送은 크게 自己誘導(接觸式 電送) 方式과 磁氣共鳴(近距離 電送) 方式으로 나눈다.

LG電子가 携帶電話에 世界 最初로 裝着해 出市한 無線充電 機能은 自己誘導 方式을 使用한다. 充電 패드 內部의 코일이 周邊에 磁氣場을 만들어 携帶電話에 電流를 흘리는 方式으로 充電한다. 電源에 連結한 充電 패드 내 코일이 磁氣場을 發生시키고, 스마트폰에 內藏한 2次 코일이 誘導電流를 만들어 배터리를 充電하는 것이다. 自己誘導 方式은 電極이 外部에 露出되지 않고 패드에 맞닿아 있기만 하면 充電되기 때문에 물에 露出되는 電動齒솔과 電氣面刀器에 많이 썼다. 供給電力 對比 60~90% 效率로, 電力 效率이 높은 便이다.

磁氣共鳴 方式은 近距離에서 最大 數十 와트(W)를 無線으로 電送한다. 이 方式도 코일 2個를 利用한다. 2個의 소리굽쇠가 서로 共鳴해 소리를 내는 것처럼, 2個의 구리 코일을 같은 자장에서 共鳴하도록 波長을 맞춰 前歷을 電送하는 것이다. 두 客體 사이의 同一한 周波數 環境에서만 磁氣場이 發生하기 때문에 電磁波 憂慮 없이 여러 臺의 스마트機器를 同時에 充電할 수 있다.

美國 매사추세츠工大(MIT)는 2008年 無線電力餞送을 ‘10大 技術’로 選定한 以來 磁氣共鳴 方式의 無線電力電送 技術 硏究에 邁進 中이다. 2m 距離에서 60W 電力電送 試演에 成功하기도 했다. 노트북이나 携帶型 電子機器, 電氣自動車 等에 適用할 것으로 豫想된다. 供給電力 對比 約 50%의 效率을 바라본다.

LG電子가 스마트폰에 無線充電 機能을 內藏한 데다, 最近 갤럭시S3度 無線充電 機能을 採擇함에 따라 無線充電 時代가 本格化할 것으로 보인다. 家電製品 製造社에서도 無線充電 技術을 適用하는 作業이 한창이다. LS電線은 1月에 最大 2m까지 無線으로 前歷을 電送해 電氣·電子 製品을 作動하는 磁氣共鳴 無線充電 시스템을 開發하고 國內 첫 試演에 成功했다.

김형원 LS電線 機器事業部長 常務는 “磁氣共鳴 無線充電 시스템은 事業 領域에 새로운 場을 열어줄 것”이라며 “向後 아파트나 公共建物 같은 빌트인 市場 攻掠에 注力할 計劃”이라고 말했다. 이 技術이 家電製品에 商用化하면 眞空淸掃器나 로봇에도 適用할 수 있을 것으로 보인다. 市場調査 機關 IMS리서치에 따르면 無線充電 모바일機器는 2015年 1億 臺를 넘어설 展望이다.

이제 막 無線電力電送 市場이 形成되는 만큼 優位를 先占하려는 企業 間 競爭이 熾烈하다. 三星電子와 LG電子는 次期 戰略 스마트폰에 各各 다른 無線充電 技術을 採擇해 3D TV와 有機發光다이오드(OLED) TV에 이은 또 하나의 技術競爭에 들어간 셈이다.

電送 過程에서 電力 浪費 커

앞다퉈 標準 先占에도 나섰다. 삼성전자는 最近 퀄컴, SK텔레콤 等 國內外 7個 企業과 磁氣共鳴 方式 無線充電 技術 開發을 위한 聯合體 ‘A4WP(Alliance for Wireless Power)‘를 設立했다. 獨逸 自動車 關聯 業體 페이커어쿠스틱, 美國 모바일 액세서리業體 에버윈, 家具業體 길인더스트리, 이스라엘 無線充電 솔루션業體 파워매트도 參與한다. 自己誘導 方式은 2008年 設立한 聯合體 WPC (Wireless Power Consortium)를 中心으로 開發됐다. WPC에는 LG電子를 비롯한 100餘 個 企業이 參與한다.

企業 間 競爭이 불붙으면서 特許 出願도 늘었다. 디스플레이 市場調査 機關인 디스플레이뱅크가 發行한 ‘모바일 無線充電 技術 核心 特許 分析’에 따르면, 모바일 無線充電 技術 特許 出願 件數는 2005年 36件에서 2010年 206件으로 크게 增加했다. 美國이 全體 40%에 達하는 가장 많은 特許를 保有한 것으로 나타났다. 우리나라가 29%로 그 뒤를 잇는다. 無線充電 方式別로 보면 自己誘導 方式이 47%로 磁氣共鳴 方式(37%)보다 많았다.

임창섭 디스플레이뱅크 先任硏究員은 “삼성전자는 自己共鳴 方式, LG電子는 自己誘導 方式으로 各其 다른 技術을 採擇해 關心이 集中되고 있다”며 “現在 標準化와 充電 效率, 安全性 等 技術的 完成度는 自己誘導 方式이 높지만 電送 距離가 짧다는 限界가 있어, 技術 完成度를 높이면 磁氣共鳴 方式 無線充電 技術로 代替될 것”이라고 展望했다.

이런 環境이 構築되면 前線이 없어지고 充電器는 勿論, 窮極的으로는 배터리도 없어질 수 있다. 모바일機器는 그야말로 線으로부터 完全한 自由를 얻는 셈이다. 充電所 不足과 充電에 걸리는 時間이 걸림돌인 電氣自動車 商用化度 速度를 낼 수 있다. 道路 곳곳에 充電 시스템을 마련해놓으면 電氣自動車가 달리는 途中에도 自然스럽게 充電할 수 있을 테니 말이다.

勿論 넘어야 할 山이 많다. 無線電送 過程에서 浪費되는 電力이 많다는 點이 가장 큰 問題다. 前歷이 無線으로 傳達될 때 人體에 미치는 影響도 아직 밝혀지지 않았다.