충전소를 찾지 않아도 되는 전기차 시대가 가까워졌다. UNIST 연구팀이 운행 중인 차량에 무선으로 전력을 공급하는 기술을 개발했다.
그림1. 무선 전력 전송 기술이 물류 로봇에 응용된 예시
전기전자공학과 변영재 교수팀은 이동 중인 차량에 끊김 없이 전력을 공급하는 ‘무선 전력 공급 트랙’을 개발했다. 전선으로 구성된 넓고 강한 자기장을 형성해 고가의 자석인 강자성체 없이도 차량의 앞뒤 좌우 유연한 주행이 가능하다.
그림2. 시스템 개요와 원리
전자파 발생기에 전류를 흐르게 하면 원형 자기장이 생긴다. 여러 전선으로 자기장의 범위가 넓어지면서 전력이 효율적으로 전달된다. 전기차는 이 넓은 자기장이 형성한 전력 공급 트랙 위에서 유연하게 주행할 수 있다.
그림3. 두 대 로봇 대상 무선 전력 전송 실험
전력 공급 트랙과 전력 수신기의 구조를 최적화하는 알고리즘도 개발했다. 전기차 전력 전달 효율을 최대 90%까지 끌어올렸다. 기존 기술은 강자성체를 사용해 효율을 높이려 했으나, 높은 가격과 약한 내구성 문제로 실제 적용이 어려웠다.
그림4. 제안 기술을 이용한 전력 송신 실험 결과
무선 전력 공급 기술이 실생활에 적용될 수 있도록, 연구팀은 전기전자공학자협회(IEEE) 및 국제비전리복사보호위원회(ICNIRP) 표준 인증 등 인체 안전성 검증도 마쳤다.
변영재 교수는 “전기차를 비롯한 운송수단은 평행 방향뿐 아니라 수직 방향으로도 유연하게 주행해야 하는데, 기존 다이내믹 무선 충전 기술은 이를 실현하지 못했다”고 설명했다.
조현경 제1저자는 “이 기술이 전기차에 적용되면 긴 충전 시간과 짧은 주행거리 문제를 해결할 수 있다”며, “배터리 양을 줄이면 리튬 등 자원 채취로 인한 공해도 줄일 수 있어 천연자원의 지속 가능한 사용도 가능하다”고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 Applied Energy에 8월 12일 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부 정보통신기획평가원(IITP) 지역지능화혁신인재양성사업과 한국연구재단 지원을 받아 수행됐다.
