[카드뉴스] 충전기에 ‘선’이 사라진다! ‘무선충전’의 원리

[시선뉴스 심재민 / 디자인 이연선] 기술이 발달하면서, 편의성을 위해 다양한 것들이 사라진다. 대표적인 것은 바로 ‘선’이다. 많은 전자제품들은 태생적으로 전력공급이 필요해 전선이 필요했지만, 기술의 발달로 이것이 점차 무선화 되고 있다. 바로 무선충전 기술 때문이다.

무선충전 방식은 크게 ‘자기 유도 방식’과 ‘자기 공진 방식’으로 나뉘고, 거기에 이론적으로는 ‘마이크로파 방식’도 추가 할 수 있다.

스마트폰 무선 충전 방식에 주로 사용되는 자기 유도 방식은 전력 송신부(충전패드)의 코일에서 자기장을 발생시키면 이 자기장이 수신부(스마트폰)의 2차 코일에 유도돼 전류를 공급하는 원리이다.

자기 유도 방식은 충전 패드와 충전 대상이 가까이 붙어있어야 하는 근거리 충전 방식으로 인체 유해하지 않고, 90% 이상의 효율성을 지녀 현재 스마트폰, 노트북 등의 충전 방식에 이용되고 있다.

그러나 자기 유도 방식의 단점도 있다. 근거리 충전 방식이다 보니 ‘무선’이라는 이름이 무색하게 충전 중 자유로운 활용이 불가하고, 충전 패드 속 코일과 충전 대상 간의 위치가 맞지 않으면 충전이 되지 않는 것이 단점이다. 쉽게 스마트폰 무선 충전을 할 때 충전 패드와 접촉해야 하므로 충전 중 스마트폰을 이용하기 불편했던 경험과 패드 위에 잘못 올려두면 충전이 안 되었던 경험을 떠올리면 된다.

다음 자기 공명 방식은 보다 더 자유로운 방식이다. 자기 유도 방식과 유사한 원리이지만, 송신부 코일의 전류를 공진 주파수에 실어 보다 멀리(1~2m) 보낼 수 있다. 휴대전화, 무선TV 등 가전 기기에 활용될 것으로 보이며, 거리가 가까우면 충전 효율이 오르고, 멀수록 떨어지는 특성이 있다

자기 공명 방식의 특장점은 이렇다. 아직 대중화 되지는 않았지만 본격적으로 시중에 나오면 주변에 있기만 해도 충전이 되므로 더 자유로운 충전이 가능할 것으로 기대된다. 또 한 대의 기계뿐만 아니라 동시에 멀티 충전도 가능해 효율적이다.

단, 아직 상용화하기에 전자파 상호간섭, 전력 전송 제어 등 기술적인 한계가 있어 더 연구가 필요하다. 또 거의 무해하다고 알려져 있지만 전자파에 인체가 노출될 수 있다는 점도 우려점이다.

마지막으로 마이크로파 방식이 있다. 안테나를 통해 전자기파를 직접 주고받는 방식인 마이크로파 방식은 아주 먼 거리(최대 수십km)까지 전력을 공급할 수 있다는 점이 특장점으로 원격지 전원공급, 원거리 무인시스템 등에 활용될 것으로 기대되고 있다.

하지만 마이크로파 방식은 아직까지 단점이 더 많이 부각된다. 장거리 전력 송수신 과정에서 여러 사람이 전자파로 인해 영향 받을 수 있고, 효율(10~50%)도 상당히 떨어진다는 점이 대표적인 단점이다.

아직까지는 자기 유도 방식이 널리 사용되고 있지만, 이 세 가지 무선충전 방식은 저마다 장단점을 가지고 있어 향후 기술개발 방향에 따라 누가 더 빠르게 대중화 할지 모를 일이다.