무선충전 기술 및 표준화 동향_189

무선충전 기술 및 표준화 동향

한국과학기술정보연구원 ReSeat프로그램 | 박세환 전문연구위원

Ⅰ. 개 요 ········································································ 191

Ⅱ. 동향 분석 ································································· 191

1. 국내 동향 ································································ 191

2. 해외 동향 ································································ 193

Ⅲ. 향후 전망 ································································· 194

<참고문헌> ······································································· 195

무선충전 기술 및 표준화 동향_191

무선충전 기술 및 표준화 동향

한국과학기술정보연구원 ReSeat프로그램 | 박세환 전문연구위원

Green Technology Trend Report

Ⅰ. 개 요

무선충전 기술은 2009년 10 신성장동력으로 선정된 이후 전자부품연구원의 10 유망기술

및 방송통신위원회의 10 미래 서비스로 선정(2010년 5월)되었으며 정부는 2015년까지 무선충전

인프라 확 를 위한 표준을 정립할 계획이다.

무선충전 기술은 언제, 어디서나 빠르고 편리한 충전방식을 지향하므로 급속하게 중화되는

다양한 모바일기기의 배터리 용량부족 문제를 해결할 수 있다. 아울러 생활가전 제품과 전기

자동차의 급속충전도 가능할 것으로 예상된다. 무선충전 기술은 휴 폰/디지털카메라/MP3플레

이어/노트북 등의 모바일기기, Built- in형 가정용 및 사무용기기, PDA/내비게이션 등 차량용기기,

공공장소 및 옥외형 원거리 무선기기, 의료기기, 전기자동차의 충전장치 등에 적용할 수 있다.

또한 이산화탄소 저감 기술이 이슈화 되는 상황에서 전기자동차 개발이 촉진되고 있으며, 이에

따라 전기자동차 관련 무선충전기술 개발이 강조되고 있다.

무선 통신 및 네트워킹 기술은 현 사회의 필수적인 인프라로 일상생활 깊숙이 자리 잡고 있다.

그러나 이러한 기기를 작동하는 전력은 유선으로 공급하거나 2차 전지를 충전하여 사용하고 있다.

발전 단계에 있는 국내 무선충전관련 기술력 향상을 위해서 관련 산업 분야의 글로벌 기술 동

향을 모니터링하고 연관성이 많은 이동 통신사들의 적극적인 개발참여를 유도할 필요가 있다.

Ⅱ. 동향 분석

1. 국내 동향

가. 연구개발 동향

자기유도 방식으로 충전거리와 충전효율을 높이기 위한 방법으로 자기장 공진 방식의 무선

충전 기술개발이 진행되고 있다. 충전 베이스 스테이션과 충전기기 간에 자기장 공진을 일으켜

충전하는 방법으로 기존의 자기유도 방식에 비해 충전효율이 크게 향상되는 효과를 기 할 수

있다. 현재는 1m의 거리에서 5W의 전력을 70%의 효율로 전송할 수 있는데 아직은 모바일

192_녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)

기기에 적용하기 어렵다. 향후 더 많은 전력을 인체에 유해하지 않으면서 먼 거리까지 전송하는

것이 남은 과제이다.

국내 무선충전 관련 기술 및 제품개발 동향을 살펴보면, 한국전자통신연구원은 2008년부터

IT융합을 위한 무선충전 기술개발에 착수했다. 또한, LS전선은 2009년 말 자기공명 무선전력

기술사업화를 추진하고 있다.

듀라셀은 모바일기기를 좀 더 오래, 좀 더 간편하게 충전할 수 있는 솔루션이 포함된 스마트

파워 제품(마이그리드)을 개발하였다. <그림 1>은 듀라셀이 개발한 마이그리드로 기기를 패드에

올려놓는 것만으로도 충전이 가능한 제품이다.

자료 : http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=pepeng&logNo=120089086372

<그림 1> 듀라셀의 마이그리드

전자부품연구원은 삼성전자, LG전자, LG텔레콤, 팬택, KT, SK텔레콤, 인텔(Intel), 퀄컴

(Qualcomm) 등과 무선충전 스페셜 인터레스트 그룹을 형성하고 공동연구를 통해 2009년 10월

박막/소형의 무선 충전기를 이용하여 50㎝ 떨어진 전자기기에 0.6W의 전력을 전송하는데 성공

하였다.

2010년 7월 국민 학교 연구팀은 USN 응용 서비스의 신뢰성 확보와 다양한 산업 분야

적용을 위해 ‘원격 에너지 공급 체인 기반 획득/충전 기술’ 연구를 진행하였으며, <그림 2>에

무선충전 기술 개념도를 나타내었다. 현재 개발 중간단계에 있으며, 다양한 분야에 적용 가능

성이 큰 것으로 평가되고 있다.

자료 : 박세환, “무선충전 시스템 기술 동향”, 정보통신산업진흥원 주간기술동향 1489호, 20111)

<그림 2> 국민대학교 연구팀의 무선충전 기술의 개념

무선충전 기술 및 표준화 동향_193

나. 표준화 동향

국내 자기장통신 연구는 자기장통신융합포럼*을 중심으로 기술 표준화 및 연구개발에 주력

하고 있다. 자기장통신융합포럼은 운영 위원회와 3개의 분과 위원회(기술, 표준, 응용 분과

위원회)로 구성되어 있다. 기술 분과는 자기장통신 기술개발, 표준 기고문 작성, 기술동향 및

특허동향 파악 등의 업무를 담당하고 있다. 표준 분과는 국내 및 국제표준화 활동, 전문인력

초청 세미나 등의 업무를 담당하고 있다. 응용 분과는 자기장통신 기술에 한 시장니즈

(Needs) 조사, 서비스 시나리오 작성 및 마케팅 전략 수립 등의 업무를 담당하고 있다.2)3)

RFID(Radio Frequency IDentification) 시스템을 이용한 무선충전의 짧은 전송거리를 극복

하고, 안정적인 통신기능을 제공할 수 있는 USN(Ubiquitous Sensor Networks) 기반의 통신

서비스를 제공하기 위한 기술들이 개발되고 있다.4),5) 국가표준 제정 및 국제표준 프로젝트 추진

내역은 다음과 같다.

<표 1> 국가표준 제정 및 국제표준 프로젝트 추진 내역

구분 명칭 사양

국가표준제정

KS X 4651-1:2009 정보기술/자기장통신 네트워크/저주파 대역 제1부 : 물리계층 요구사항

KS X 4651-2:2009 정보기술/자기장통신 네트워크/저주파 대역 제2부 : 매체접근제어 계층 요구사항

국제표준 프로젝트 추진 ISO/IEC NP 15149 -

자료 : 박세환, “무선충전기술 표준화 동향”, TTA Journal, Vol.133, pp.102-107, 20112)

2. 해외 동향

가. 연구개발 동향

MIT의 앤드리 커스 박사팀은 2m 떨어진 거리에서 60W 전력을 최 40%까지 무선으로

전송하는 데 성공했다고 2007년 6월 ‘사이언스’誌에서 밝힌바 있다. 이 기술은 근접장 자기공명

현상을 이용한 것이다†.6)

WiTricity‡는 2008년 8월부터 인텔(Intel)과 공동으로 무선 전력 충전 프로젝트를 진행하고

있다. 이는 자기장을 통한 무선 에너지 전송기술을 이용하여 전기자동차의 무선충전 기술개발을

목표로 하고 있다.

* 2008. 10월에 설립한 자기장통신기술 연구 단체로서 전자부품연구원, 한국건설기술연구원, 3Alogics, ECechnology, 우림

건설, ADT캡스 등의 연구기관 및 기업과 기술표준원, TTA 등 국가표준기관이 연계되어 있다.

† 이 기술은 구리선을 감은 코일에 전기장을 걸면 주위에 자기장이 발생하고, 반대로 코일 주변에 자기장을 걸어 주면 코일에

전기가 흐르는 원리를 이용하였다.

‡ Marin Soljacic의 주도로 진행되고 있는 미국 MIT의 프로젝트를 기반으로 창업한 기업임

194_녹색기술동향보고서 (www.gtnet.go.kr)

나. 표준화 동향

1) 자기장 통신 방식

자기장 통신 방식의 국제표준화 활동은 2009년 6월 일본에서 열린 ISO/IEC JTC1 SC6

WG1에서 ‘자기장 통신 기술 관련 MFAN(Magnetic Field Area Network)’ 주제로 NP

(New-work-item Proposal)를 제안되었으며, 많은 회원국의 지지로 국제표준 NP로 채택

되었다.

그 이후, WG1(Working Group 1) 회원국들과 자기장 통신 관련 WD(Working Draft)를

진행 중이며, 남은 국제표준화 과정을 주도적으로 진행하여 자기장 통신 기술 관련 국제

표준화 방향을 주도하고 특허권 확보를 위해 노력하고 있다. ISO/IEC JTC1 SC6은 TIEBS

(Telecommunications and Information Exchange Between Systems)에 관한 표준화

작업을 담당하는 분과위원회로 전기통신 및 OSI(Open Systems Interconnection)-7계층 중 제

4계층인 Transport service를 위한 표준화를 추진하고 있으며, WG4에서는 RFID 시스템을

이용한 기술 표준화를 진행하고 있다.

2) 공진자기유도 방식

공진자기유도 방식은 2007년 미국 MIT의 M. Soljacic 교수가 Witricity 프로젝트를 통해

개발한 기술로 자기 유도방식에서 송수신 코일 간에 공진을 발생시키면 급격히 효율이 증가

한다는 원리에 기반하고 있다. 인텔, 퀄컴 및 소니(Sony) 등에서 현재 상용화에 주력하고

있다.7),8),9)

Witricity 프로젝트에서는 2m 거리에서 60W 전구를 켜는 것을 성공적으로 시연한 바

있다. 인텔은 공진자기유도 방식의 무선충전을 위한 WREL 프로젝트를 진행 중이다. 퀄컴은

무선충전기 제작을 위한 Zone 프로젝트를 통해 20cm 거리 이내에서 2개의 휴 폰을 동시에

충전할 수 있는 충전 베이스 스테이션 시제품을 개발했다.

Ⅲ. 향후 전망

다양한 모바일기기가 빠르게 확산되면서 무선충전기의 수요가 급성장할 것으로 예상되며, 무선

충전에 한 관심이 증 되면서 새로운 시장이 창출되고 있다. 무선 충전 시장은 2010년부터

본격화하여 향후 5년 간 스마트폰, 디지털카메라, PMP, 모바일PC 등 전방위로 급속히 확산될

전망이다.

미국, 일본 및 EU 등 선진국에서는 무선충전 기술을 미래 U-시티 핵심 전략기술로 선정하고

원천기술 선점 및 상용화에 주력하고 있다. 이에 무선충전 기술개발을 위한 최적의 전략과 아울러

글로벌 기업의 원천기술에 응할 수 있는 기반을 구축할 필요가 있다. 이를 위해서는 다음과

같은 분야에 적극적인 노력이 필요하다.

무선충전 기술 및 표준화 동향_195

⦁ WPC의 표준화작업 참여

⦁ 글로벌 업체의 신기술 및 제품동향 모니터링

⦁ 무선충전 시스템의 과금 및 지불체계 정보 분석

⦁ 무선충전 메커니즘의 효율성 분석

⦁ 구현기술의 합리성 및 경제성 분석

⦁ 설계의 융통성 및 확장성, 제품의 신뢰성 및 안전성 분석

⦁ 무선충전 관련 원천기술 및 특허권 확보, 국제표준 선점 노력

향후 무선충전 기술개발의 목표는 많은 전력을 보다 먼 거리까지 인체에 무해하게 전송하고,

케이블로 연결되어 있는 무선충전 크래들(Cradle)까지 무선화하는 것이다. 이에 국내 산 ․ 학 ․ 연의

지혜를 모아 공동연구를 통해 세계시장 선점을 위한 전략적 기술개발에 주력할 필요가 있다.

<참고문헌>

1. 박세환, “무선충전 시스템 기술 동향”, 정보통신산업진흥원 주간기술동향 1489호, 2011

2. 박세환, “무선충전기술 표준화 동향”, TTA Journal, Vol.133, pp.102-107, 2011

3. 원윤재, “자기장통신 융합기술”, ICT Forum Korea 2010, 2010

4. 장병준, “무선전력전송 기술 동향 및 주요 이슈”, 정보통신산업진흥원 주간기술동향 1445호, 2010

5. 정기욱, “USN 환경을 위한 무선 에너지 기술”, 정보통신산업진흥원 주간기술동향 1337호, 2010

6. A. Kurs et al., “Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances”,

Science, Vol.317, pp.83-86, 2007

7. W. Stewart, “The Power to Set You Free”, Science, Vol.317, No.5834 pp.55-56, 2007

8. M. Soljacic, “Wireless Recharge of Gadgets”, American Institute of Physics, Vol.15,

pp.12-13, 2010

9. 임승옥, 강신재, “무선에너지전송 표준화 동향”, TTA Journal, No.129, pp.80-85, 2010