초록 ▼

□ 연구개요
무선충전 기술은 다방면으로 활용이 가능한 파급력이 높은 기술이다. 하지만, 기존에 연구된 방식들은 전자파 장해를 일으키거나 전송거리가 짧은 단점을 가지고 있다. 하지만, 본 연구에서는 전자파 장해가 없는 빛을 빔포밍(beamforming)하여 전송거리가 충분하고 목표기기의 위치를 자동 추적하는 스마트한 무선 충전기술을 연구하였다. 본 방식은 목표물의 위치를 스스로 찾아내어 충전할 수 있으며, 심지어 이동 중인 목표 단말기에도 에너지를 전송할 수 있는 장점이 있다.
자세하게는 조명 빛을 광 빔포밍하여 에너지를

□ 연구개요
무선충전 기술은 다방면으로 활용이 가능한 파급력이 높은 기술이다. 하지만, 기존에 연구된 방식들은 전자파 장해를 일으키거나 전송거리가 짧은 단점을 가지고 있다. 하지만, 본 연구에서는 전자파 장해가 없는 빛을 빔포밍(beamforming)하여 전송거리가 충분하고 목표기기의 위치를 자동 추적하는 스마트한 무선 충전기술을 연구하였다. 본 방식은 목표물의 위치를 스스로 찾아내어 충전할 수 있으며, 심지어 이동 중인 목표 단말기에도 에너지를 전송할 수 있는 장점이 있다.
자세하게는 조명 빛을 광 빔포밍하여 에너지를 전달하는 무선 광에너지 충전기술을 연구하였다. 본 방식은 (1) 전자파 장해가 없고, (2) 전송거리도 충분하며, (3) 원하는 목표물에만 에너지가 정확하게 전달되는 장점을 가지고 있고, (4) 목표물의 위치를 스스로 찾아서 에너지를 전달할 수 있으며, (5) 목표물이 이동하더라도 이를 추적하여 에너지를 전달할 수 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구결과 백색 LED 조명빛을 광 빔포밍하는데 성공하였으며, 이를 이용하여 무선광으로 전력을 전달하는데 성공하였다. 또한, 백색 LED 조명 빛을 광 빔포밍 하는 것 뿐만 아니라, 레이저를 이용하여 전력을 전달하는 연구도 추가적으로 수행하였다.
당초 연구목표였던 광원에 관한 연구, 광 빔포밍 기술에 관한 연구, 광전력 수신 소자(태양전지 및 Photodiode)에 관한 연구, 목표물 위치탐색 알고리즘 연구를 모두 성공적으로 수행하였다. 연구 목표 달성율은 100%라고 할 수 있겠다. 부가적으로 기존의 무선충전 방식(자기유도방식 및 자기공명방식)과 거리에 따른 전송효율을 실험적으로 비교실험하는 연구도 수행하였다.
본 연구를 통해 전자파 장해가 없으면서 10 m 이상의 거리로 무선으로 충전하는 기술을 개발하게 되었다. 본 기술은 세계 최초로 본 연구책임자가 아이디어를 내어 진행한 연구로서 그 독창성이 빛나며, 기존의 무선충전 방식에서는 수 cm의 근거리에서만 상용화가 이루어졌는데, 10 m 이상의 전송거리에서도 상용화될 수 있는 기술을 개발하였다.
본 연구결과, 12.1%의 DC-to-DC 전송효율을 보였으며, 이 값은 전 세계적으로 가장 높은 수준의 광 무선충전 효율이다.

□ 연구개발결과의 중요성
기존의 무선충전 방식은 크게 3 가지로 나눌 수 있다. 가장 널리 쓰이는 전자기 유도방식은 접촉식으로만 사용가능하고, 자기공명방식은 수 m 의 전송거리가 가능하고, 전자기파 방식은 인체에 유해하여 의미있는 전력의 양을 전송하기가 힘들다. 하지만, 본 연구에서 개발된 방식은 기존의 방식과 달리 전자파 장해가 없어 다른 전자장치에 영향을 주지 않으면서도 10 m 이상의 전송거리를 나타내는 무선충전 방식이다. 따라서, 장거리 무선충전에서 본 연구결과는 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서 제안한 방식은 드론의 무선충전, 수중 로봇의 무선충전 등에 사용될 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구의 개요 ... 4
• 나. 국내∙외 연구동향 ... 5
• 다. 제안한 방식의 장점 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 가. 광 빔포밍 (optical beamforming) 실험 ... 7
• 나. 광 빔포밍을 이용한 무선 충전 실험 ... 9
• 다. 자동 위치추적 알고리즘 개발 ... 11
• 라. 광 무선충전 기술의 전송효율 향상법 연구 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 14
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 34