한국일보 애틀랜타 전자신문

2021년 7월 6일 (화요일) A6 특집 무선전력전송은최신기술? 무선전력전송은 말 그대로 전력의 이동수 단인전선없이전력을보내는기술이다. 마 치텔레파시를보내는것처럼전력을자유자 재로옮길수있다. 무선전력전송을 사용하면 기존 전원 케이 블이 없어도 되기 때문에 전자 기기를 더욱 편리하게활용할수있다. 수중이나지중등 여러환경에서도제약없이전력을사용할수 있는장점도있다. 사실무선전력전송기술은최근들어갑자 기나타난신기술이아니다.‘토머스에디슨’ 의라이벌로잘알려진미국천재과학자‘니 콜라테슬라’가이기술을상용화하려고했 던최초의인물이었다. 니콜라테슬라는 1900년대초발전소에서 생산된전기를직접가정으로무선송전하는 시대가올것이란자신의생각을증명하기위 해 20층 건물 높이의 송전탑까지 건설했다. 하지만당시로서는감히상상조차어려운기 술을 테슬라가 들고 나온 탓에 투자자들이 자금을 투입하기를 꺼렸고, 그는 끝내 원하 는 결과를 얻는데 실패했다. 테슬라는 이로 인해파산과신경쇠약을경험하게되고송전 탑은고철로팔리고만다. 이후테슬라는더 는 야심 찬 계획을 시도하지 못하고 소소한 발명을계속했지만죽을때까지가난하게살 았다. 100여년전만해도허황돼보였던테슬라 의무선전력전송관련초기아이디어는현재 까지여러형태로발전해다양한연구과제로 사용되고있다. 동화같은기술…남은벽은 ‘비용’ 현재개발중인무선충전방식은크게‘자 기유도’ ‘자기공명’ ‘전자기파’등으로나 뉜다. 이중지금까지주로시도된기술은자 기유도방식과전자기파방식이다. 2000년 대들어서자, 앞선두기술의단점을보완할 수 있는 자기 공명 방식이 소개되면서 무선 충전기술개발속도는빨라졌다. 먼저‘자기유도방식’에선전력송신부코 일에서자기장을발생시키면,그자기장의영 향으로수신부코일에서전기가유도되는전 자기유도원리가이용됐다. 이미널리쓰이 고있는스마트폰무선충전기가대표적이다. 자기유도방식의장점은90%이상의전력 전송효율이다.하지만전송거리가1~7㎜정 도로짧고, 송신코일과수신코일의중심이 정확하게일치하지않으면전력전송효율이 급격히저하된다.소형기기위주로기술적용 이활발한이유다. ‘자기공명방식’은2007년미국매사추세 츠공과대학(MIT)의마린솔랴시치교수연 구팀에의해처음으로구현됐다.당시연구진 은2.4m떨어진60와트전구에불을밝히는 데성공했다. 여러다양한소리굽쇠중의하 나를두드리면동일고유진동수를가진소 리굽쇠만 함께 진동하는 물리적 현상에 착 안했다.송신부코일에서공진주파수로진동 하는자기장을생성해동일한공진주파수로 설계된수신부코일에만에너지가집중적으 로전달되도록한기술이다. 전력 전송 거리가 1~3m로 길고 여러 기기 를동시에충전할수있다는게장점이다.다 만 전송 효율이 낮아 장시간의 충전시간을 필요로하는데다, 발열도심한편이다. 기대 되는 응용 분야가 전기자동차다. 길바닥에 송전패드를깔아수시로충전한다면배터리 문제를획기적으로해결할수있다. 가장원거리전력전송이가능한‘전자기파 방식’은송신부에서전자기파를발생시키면 수신부에서는안테나와정류기를조합한렉 테나(Rectenna)를 이용해 전자기파를 수신 한후전력으로변환해주는형태다. 전자기 파방식은수㎞이상멀리떨어진곳에도수 십킬로와트(㎾) 이상의 높은 전력을 송신할 수 있다. 하지만 이처럼 강력한 전자기파는 인체에매우해롭다는단점이있다. 거미줄처럼뒤엉킨전선사라질날머지않아 이동화같은기술적진보에남은장벽은역 시 비용이다. 물론 비용의 크기란 주관적이 다. 사용자가지출한비용보다더큰즐거움 을느끼면문제가안된다. 그래서인지무선전력송신시장은아직규 모가 크진 않지만 성장세가 뚜렷하다. 시장 조사기관네비건트리서치에따르면전세계 무선전력전송시장규모가지난해약 148억 달러에달했다. 또다른조사기관인PMR는 전 세계 무선충전 시장이 2029년까지 매년 23%이상성장할것으로내다봤다. 하지만풀어야할숙제도있다. 안정성이다. 자기장에대한부정적인사용자인식을바꿀 충분한근거를제시해야한다. 그럼에도여러사업자들이관련기술과제 품개발에뛰어들고그덕분에다양한제품 이시중에출시되고있다. 추후어떤동화같 은기술이등장해무선전력송신시장의크 기를키울지,어떤업체가시장의지배자가될 지아직은드러나지않았다. 다만확실한것 은 거미줄같이 뒤엉킨 도심 전선이 사라질 날이머지않았다는얘기다. <김기중기자> 100년만에통한테슬라의아이디어…거미줄전선걷힐날도성큼 ■ ‘ 꿈의기술’무선전력전송 나사가공개한우주태양에너지집진시스템. <나사홈페이지캡처> 흔히컴퓨터책상밑이나TV뒷공간엔어지럽게뒤엉 킨여러가닥의전선들이자리잡기일쑤다.설치된자 리를옮기려고해도전선때문에결국전원플러그에서 먼곳으로는이동할수도없다.전선에속박된가전제 품엔자유가없다.온종일손에서놓지않는스마트폰 도충전을위해정기적으로자유를빼앗긴다. 가전제 품이사용하는에너지,곧전력은전선을통해서만배 달되기때문이다.최근다양한무선충전제품들이출 시되고있지만가전제품이누리는자유를기준으로보 면상용화된제품들은아직까지수준미달이다.다들 고정된위치에서정해진시간만큼자리해야충전이된 다.진정한무선충전이라면집안아무곳에나놓아도 충전이가능해야한다.적어도집안에선그래야한다 는말이다.수m,수㎞떨어진곳에서도무선으로전력 을보내고충전할수있는‘무선전력전송’기술이 발달된다면,인류가전선으로부터완전히해방되는‘ 즐거운상상’은현실이될것이다. 스마트폰 충전하는 ‘자기유도’ 수m 이내 전송 ‘자기공명’ 방식은 전기차 배터리 문제 해결 열쇠로 우주서 생산한 전기 전송하게될 ‘전자기파’는 유해한 단점 있지만 송전탑 대체 등으로 활용 가능해