경희대학교(총장 한균태) 전자공학과 김상혁 교수 연구팀은 서울대학교 화학생물공학부 김대형 교수와 공동연구를 통해 움직이는 환경 속에서 무선 충전을 할 수 있는 고효율 무선 전력 전송 시스템을 개발해 지난 6월 15일 ’Science Advances (IF =14.136)‘에 게재됐다고 21일 밝혔다.

연구에 참여한 경희대 전자공학과 김현우 학생은 “자기 공진 방식을 활용해 수 미터 거리에 떨어져 있는 기기에 전력을 전송하는 기술은 무선 전력 전송 연구 초창기에 개발됐지만, 전력 전송 안정성 문제로 지금껏 상용화가 어려웠다”라고 설명했다.

김상혁 교수 연구팀은 다중 송신 코일의 전력증폭기와 위상변환기 없이 전압 세기 및 위상을 조절하는 기술을 제안했다. 코일에 가변축전기를 부착했는데, 이를 이용해 무선 전력 전송 시스템이 ‘홀짝-시간 대칭성(Parity-Time Symmetry) 관계를 갖도록 설계했다.

제안된 시스템은 환경변화에 맞춰 축전 용량만 조절하면 최적화할 수 있어 동적인 환경에서도 안정적으로 전력 전송이 가능하다. 코일의 개수가 늘어나면 늘어날수록 전력 전송 범위가 넓어져 활용 가능성도 높아 연구에 참여한 서울대 화학생물공학부 유승원 학생은 “세 개의 코일을 활용했을 때 축전 용량을 조절하면 하나의 코일을 사용했을 때보다 전력 전송 범위가 20배 넓어졌다. 코일의 개수가 늘어날수록 전송 범위도 더 넓어질 것”이라고 강조했다.

연구팀은 이번에 개발한 충전기술에 대해 체내에 삽입하는 의료용 기기에 활용 가치가 높다고 예측했다. 이에 연구팀은 체내 삽입용 의료용 기기에 기술을 적용할 수 있음을 증명하기 위해 피부와 같이 유연한 소자 안에 수신기를 설치해 무선 전력 전송을 실험했다. 그 결과 전력이 동적인 환경에서도 넓은 범위에 전송되는 것을 확인했다.

이번 연구는 기초과학연구원(IBS), 한국연구재단 대학중점연구지원사업, 과학기술정보통신부 대학ICT연구센터육성사업, 두뇌한국 21 (Brain Korea 21) 플러스 프로젝트의 지원으로 진행됐다.

베타뉴스 강규수 기자 (health@betanews.net)
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