[논문]무선 전력전송 기술의 응용

조정구

초록
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최근 IT 기술의 발달로 인한 전자기기 사용의 증가와 전기자동차의 상용화로 에너지 저장 기술 및 저장의 편리성에 대한 요구가 증가하게 되었다 이에 안전하고 편리한 에너지 충전 방법을 제공하는 무선 전력전송 기술의 상용화에 관심이 집중되고 있다. 본 기고문에서는 최근의 다양한 무선 전력전송 기술 및 응용에 대하여 소개한다. 특히 자기 유도현상을 이용한 무선 전력전송 기술을 개괄하고, 자기공진 방식으로 전력을 전송하는 무선 전력전송 기술의 분류, 원리, 및 적용 사례에 대하여 소개한다.

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대상 데이터

국내 기업으로는 그린파워가 승용차용 및 버스용으로 개발을 진행하고 있으며. Smart Grid과제로 제주도에서 실증시험을 진행 중에 있다.

이론/모형

부상전력과 에어컨 등 차량에서 필요로 하는 전력은 그렇게 크지 않으며 LSM을 통해서 비접촉으로 공급을 받는다. 그러나, 정지상태나 저속에서는 전력공급이 원활하지 않기 때문에 별도의 비접촉 전력전송이 필요하다 이를 위해서 그림 11과 같이 E-Coupled WPT 기술이 적용이 되었다. 이와 관련된 대표적인 기업은 독일의 Wampfler, Vahle, 일본의 Daifuku, 국내에는 그린파워가 있다.

성능/효과

전력전송 거리관점에서 보면 일반 방식이 수mm 정도의 전송 거리를 가졌다면 공진방식은 수m 까지도 전송이 가능하게 되었다.

후속연구

무선충전기술이 보급될 경우 그 편리성 때문에 자주 또는 상시 충전이 가능하므로 배터리 소모에 관한 문제를 해결할 수 있으며, 전기 자동차의 상용화와 더불어 안전하고 편리하게 충전을 할 수 있는 방법을 제공함으로서 전기 자동차의 보급을 확산 할 수 있을 것으로 전망된다. 또한, 전기 철도에서 가선을 제거함으로서 도시미관을 개선하고 지하터널의 높이를 줄여줘 터널 공사비를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기존의 접촉식에서 발생하던 유지 보수, 안전 등의 문제를 해결하는 기술이 되리라본다.u
무선충전기술이 보급될 경우 그 편리성 때문에 자주 또는 상시 충전이 가능하므로 배터리 소모에 관한 문제를 해결할 수 있으며, 전기 자동차의 상용화와 더불어 안전하고 편리하게 충전을 할 수 있는 방법을 제공함으로서 전기 자동차의 보급을 확산 할 수 있을 것으로 전망된다. 또한, 전기 철도에서 가선을 제거함으로서 도시미관을 개선하고 지하터널의 높이를 줄여줘 터널 공사비를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기존의 접촉식에서 발생하던 유지 보수, 안전 등의 문제를 해결하는 기술이 되리라본다.
이외에도 향후 무선 전력 전송 기술을 적용한 다양한 제품들이 개발 및 상용화 되어 새로운 시장을 창출 할 수 있을 것으로 사료된다.
Plug-Free 무선 충전기는 이런 문제를 모두 해결하여 매우 편리하게 충전할 수 있는 장점을 가진다. 일부 저효율에 대한 우려가 있지만 설계를 잘하면 90% 정도까지 고효율을 얻을 수 있어서 향후 고급 전기 자동차를 시작으로 시장에 보급이 확대 될 가능성이 높다고 할 수 있다. 전기 자동차용 무선 충전기에 대해서 언론에 발표된 제품은 Nissan, Evatron, Wampfler 등이 있으며 이외에도 많은 자동차 메이커 들이 연구를 하고 있는 것으로 파악이 되고 있다.
최근에 WPT 방식의 제품들이 우리 생활 저변에 확대 되고 있으며 향후 그 추세는 IT 기술과 전기 자동차 기술의 발달과 함께 급속히 증대 되리라 본다. 현재 우리 주변에 WPT 기술이 적용된 제품 및 분야에 대하여 정리하였다.

참고문헌 (6)

장변준, "무선전력전송 기술 동향 및 주요 이슈", 정보통신산업진흥원, 주간기술동향 통권 1445호, pp 1-10, 2010.05.12
강승영, 김용해, 이명래, 정태형, "무선 에너지 전송 기술", ETRI, 전자통신 동향 분석, Vol. 23, No. 3, pp. 59-69, 2008.12.
Takehiro Imura, Yoichi Hori, ''Wireless Power Transfer using Electromagnetic Resonant Coupling" , The Journal of The Institute of Electrical Engineers of Japan, Vol. 129, No.7, 2009. 7.
A. Kurs et al., 'Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances", Science, Vol. 317, pp. 83-86, 2007.

상세보기
A. Karalis et al., "Efficient Wireless Non-radiative Mid-range Energy Transfer", Annals of Physics, Vol. 323, pp. 34-48, 2008.

상세보기
"Catenary-Free Primove System", Bombardier Brochure.

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