초록 ▼

1. 최종목표
무선 전송 전력장치를 이용한 무선 충전장치의 개발
(전송효율 65% 이상, 전송거리 60mm 이상, 전송전력 : 360mW 이상)
2. 개발내용 및 결과
1. 1차에서는 1차전력 발진에서 발생시킨 전류를 전자기 유도 수직자기장 방식으로 2차측으로 전송하는 회로를 개발
2. 인체 안정성을 고려한 저 주파수 대역에서 전력 전송을 위한 저 주파수 대역의 개발이 진행
(400MHz ->150MHz -> 6~7MHz 대역)
3. 2차 코일 역할의 LED를 이용한 1차 실험에서 4W의 출력으

1. 최종목표
무선 전송 전력장치를 이용한 무선 충전장치의 개발
(전송효율 65% 이상, 전송거리 60mm 이상, 전송전력 : 360mW 이상)
2. 개발내용 및 결과
1. 1차에서는 1차전력 발진에서 발생시킨 전류를 전자기 유도 수직자기장 방식으로 2차측으로 전송하는 회로를 개발
2. 인체 안정성을 고려한 저 주파수 대역에서 전력 전송을 위한 저 주파수 대역의 개발이 진행
(400MHz ->150MHz -> 6~7MHz 대역)
3. 2차 코일 역할의 LED를 이용한 1차 실험에서 4W의 출력으로 7~8cm의 LED 구동
4. 30cm 의 거리에서 형광등을 구동시키는 무선 전력송신의 개발이 이루어 졌으며, 기존의 전자기 유도에 의한 전압 방식이 아닌 전류를 이동시키는 방식의 개발이 이루어졌음.
5. 기존의 수직·수평 전압이동 방식이 아닌 원형의 이동 방식으로 원구 안에 전압을 가두어 전류 밀도를 높여 전류를 발생시키는 방식을 이용하여 독자적인 개발이 이루어짐.
6. 코일을 이용한 전압, 전류 전송이 아닌 콘덴서를 이용한 전류의 이동 방식으로 개발이 이루어짐.
7. 주파수 대역은 인체의 해를 방지하기위하여 파장이 낮은 주파수 대역(6.5MHz)을 선택하여 전력 전송이 이루어짐.
3. 사업성과
? 기술적 성과
본 기술개발의 대표적 성과는 기존 방식인 수직·수평의 전압·전류 이동이 아닌 원형의 구체안에 가두어 밀도를 높여 전류를 통제하는 콘덴서 전송의 개발이 이루어진 것이며, 이는 코일에 의존하는 방식이 아니고, 부품의 크기를 현저히 줄일 수 있는 콘덴서를 이용한 전압·전류 송신 방법으로 개발품의 상용화 시에 1차 측의 크기를 작게 하여도 그 전송의 범위가 넓어지므로 2차 수신부의 위치가 광범위하여 크기를 변화시키는 것이 매우 용이하며 2차 송신부의 두께가 현저히 낮아진다.
? 경제적 성과
본 기술 개발은 인체 안정성에 가장 큰 주안점을 두어 개발이 이루어졌으며, 상용화를 위한 기초 기술적인 개발에 초점을 맞추었다. 향후 1차측의 크기의 축소 및 2차측으로 사용될 충전 아답터에 2차측을 결속시키는 과제가 상용화에 남아있는 상태이다. 현재의 크기는 발진기기의 축소보다는 주파수의 인체 무해성에 초점을 맞추어서 발진기기의 출력(HF 송신기)에 맞추어 설계가 진행이 되어 송수신부의 크기는 현재로서는 상용화에 조금 큰 크기이다. 향후 개발이 진행이 되어 크기의 축소만이 상용화를 위한 과제이며, 기술적으로 상용화를 위한 기반 기술을 확보가 된 상태로 현재의 경제적 성과보다는 향후 6개월 후의 상용화가 이루어졌을 때 경제적인 성과가 이루어질 것으로 보인다. 배터리를 사용하는 휴대기기 및 모바일 기기의 수량과 종류가 폭발적인 급성장을 하고 있는 상황이며, 배터리 충전 및 교체, 기타 작업에 드는 수고와 시간을 줄이고, 배터리의 크기도 줄일 수 있으며, 충전접속 단자가 내장되어 방수의 기능 향상이 가능하고, 별도의 케이블이 필요치 않다는 매우 큰 효과를 가지고 있어, 신규 기술을 통한 시장창출 및 국내 독자기술 확보를 통한 수입대체 효과 및 수입단가 절감의 효과가 있고, 기술적으로 고전력의 무선 전력 송신 기반 기술 확보가 가능하여 매우 큰 파급효과를 가지고 있다. 국내에서 무선충전 기술은 LS산전에서만 개발이 되었으며, 외산의 대체가 가능하며, 시장규모가 70만대/월 수준에 있으며, 해외에서도 2~3곳에서만 개발이 되었으며, 가격은 40~100US$의 수준으로 기존 국외제품 대비 가격 경쟁력이 우수할 경우, 경제적인 효과는 매우 클 것으로 판단된다.
? 사회적 성과(일자리 창출 등)
무선 충전장치는 국내에서도 현재 활발히 기술 개발이 이루어지고 있고, 외국에서도 2~3개의 업체만이 개발이 된 제품이며, 국산화가 이루어질 경우, 파급효과가 큰 품목으로 매우 다양한 제품의 지속적인 개발이 이루어 질 수 있다. 기반 기술을 확보하여 고전력의 무선 송수신 장치는 향후에도 최첨단 기술로서 응용범위가 매우 높은 기술이다. 기반 기술의 개발을 이용하여 소수의 장비로 대량 생산이 가능한 품목으로 국산화가 진행되고 신제품이 진행될수록 일자리 창출뿐만 아니라 상당한 규모의 수입대체 효과를 가져올 수 있다.
4. 향후추진계획
현 개발품의 향후 과제는 작은 사이즈로의 축소와 2차코일의 충전 아답터를 충전제품에 결속 또는 내장시키는 과제이다. 현사이즈의 크기는 발진기기에 맞추어서 만들어진 크기이며 주파수의 인체무해성에에 초점을 맞추어 발진기기의 출력에 맞추어 설계를 한 이유로 크기가 크다는 점이 단점이다. 상용화를 위한 크기의 축소는 상용화를 1차 단계로 다음과 같은 과정이 이루어 질 예정이다.
o 향후 개발 크기
1. 가로 200mm, 세로 100mm, 두께 15mm 크기의 1차 송신부
2. 가로 40mm, 세로 65mm, 두께 5mm 크기의 2차 수신부
o 개발품의 1차측 송신부 크기는 인체 안정성을 위한 주파수 대역실험을 위하여 HF 송신기를 이용하여 진행이 되었고, 인체 안정성 및 주파수 대역에 대한 실험이 완료되어 발진기를 이후 소형으로 제작하는 것이 이후 진행이 될 것으로, 회로 설계는 기 이루어져 있다.
송신부의 크기는 인체의 안전에 위해성이 없는 6~7MHz의 주파수를 선정하여도 작은 크기를 줄이는 것이 가능하다. 송수신부의 크기는 코일의 크기가 결정되는 것으로 코일의 크기를 줄이는 것외에는 크기를 줄이는 것에 대해서는 문제가 없다. (현 실험용 발진체는 HF 송신기를 사용했으며 100W의 출력을 발진시켜서 개발품의 경우, 400mA를 생성하였다) 이에 따라 주파수의 발진을 시키는 송신기기의 축소가 우선적 다음 과제이다.
o 2차측 수신부의 향후 추진 계획은 충전기기와의 결속 내지는 내장이 상용화를 위해 필요하다.
예를 들어 휴대폰의 경우에는 종래의 방식처럼 핀형식으로 충전기에 본체로 결속하자는 방식을 그대로 쓴다고 할 경우에는 본 개발품의 2차 수신부를 기존과 동일한 방식의 아답터를 사용하여 내장을 하면 쉽게 해결이 될 수 있다. 이러 방식의 경우에는 따로 떨어져 있는 두 개의(기기 본체와 무선 수신충전장치) 기기를 가지고 다녀야 함으로써 오히려 불편할 수 있다. 가장 효율적인 방법은 밧데리 팩 안에 2차 수신 충전 코일을 장착하면 된다. 당 개발품은 코일의 양이 거의 없는 콘덴서 방식이므로 가능하다. 기존의 제품의 경우, 특정한 모델에만 한정된 무선장치가 개발되어 있다. 이는 2차 수신 충전코일을 팩안에 내장을 해야되기 때문에 크기가 다를 경우, 넣을 수 가 없기 때문이다. 모든 제품의 팩에 맞출 수 없으므로 휴대폰의 뒷면(밧데리 사이즈)에 아답터와 함께 붙이는 방식으로 진행이 되어야 한다. 이는 역시 1차 송신부보다 작은 사이즈로의 설계 제작이 수월하며, 1차 송신부에서 2차 수신충전부의 충전 효율은 1:2 (1차 1개에 2차 2대의 기기 충전가능) 정도로 향후 상용화를 추진할 계획에 있다.

목차 Contents

• 사업비사용실적보고서...1
• 개발결과의견서...4
• 최종보고요약서(초록)...6
• 제 1 장 서론...9
• 제 1 절 기술의 개요...9
• 제 2 절 무선 충전기술의 현황...11
• 제 3 절 국내.외 관련 기술 개발 동향 및 문제점...12
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...15
• 제 1 절 과제 개발의 목표 및 개발 내용...15
• 제 2 절 개발 결과...16
• 제 3 장 사업성과...22
• 제 1 절 기술적 성과...22
• 제 2 절 경제적 성과...22
• 제 3 절 기타 성과...23
• 제 4 장 결론...23
• 제 1 절 결론...23
• 제 2 절 향후 계획...23