[알아봅시다] 무선충전 시대

전자기유도 - 공진 방식 기술표준 경쟁 치열
스마트폰·웨어러블·전기차까지 확산
연평균 15% 고성장 미래산업 '각광'
삼성전기, 3㎜ 초박형 충전패드 공개

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[알아봅시다] 무선충전 시대

스마트폰과 노트북PC 등 모바일 기기의 성능은 계속 진화하고 있습니다. 하지만 수명은 오히려 줄고 있다는 소비자 불만도 점점 늘어납니다. 그 이유는 스마트폰 성능이 빠르게 발전하는 데 비해 배터리의 발전 속도가 매우 더디기 때문입니다.

실제로 삼성전자 스마트폰 갤럭시 시리즈를 보면 배터리 용량은 2010년 1500㎃h(밀리암페어)에서 2012년 2100㎃h로 약 40% 늘어나는 데 그쳤으며, 아이폰은 같은 기간 동안 단 20㎃h가 늘었습니다. 같은 기간 1개에서 2개, 4개 등으로 늘어난 애플리케이션프로세서(AP)의 수와 화면의 크기 등을 고려하면 사용 시간이 줄어드는 것은 어쩔 수 없는 현실입니다.
[알아봅시다] 무선충전 시대

전자 제조사들이 이에 대한 해법으로 최근 서서히 도입하기 시작하는 것이 바로 무선 충전 기술입니다. 무선충전은 케이블을 스마트폰에 직접 연결하지 않고 충전기에 올려놓기만 해도 바로 충전이 되는 기술입니다.

무선충전 기술은 사실 이미 100여년 전인 1890년경 크로아티아 출신 물리학자 니콜라 테슬라에 의해 개발됐지만 크게 주목받진 못했습니다. 하지만 올해 들어 웨어러블(옷처럼 착용하는) 디바이스의 본격적인 확산과 함께 무선충전 시장이 급성장할 것이라는 전망이 속속 나오고 있습니다. 시장조사업체 파이크 리서치는 오는 2020년까지 연평균 15.1%의 높은 성장세를 보일 것으로 전망했습니다.
[알아봅시다] 무선충전 시대
삼성전기가 지난 5일(현지시간) 미국 라스베이거스서 열린 CES2015에서 공개한 메탈 커버 스마트폰충전 자기공진형 리젠스 방식 무선충전기. 삼성전기 제공

적용 범위 역시 소형 모바일 디바이스부터 시작해 점차 전자가전, 전기자동차 등으로 확대될 전망입니다. 주차장이나 도로에 무선충전 기술을 적용하면 전기자동차의 짧은 주행거리와 번거로운 충전 과정의 단점은 바로 해소할 수 있습니다.

무선충전 시장이 미래 성장산업으로 각광을 받으면서 시장 주도권을 잡기 위한 기술 표준 경쟁도 치열합니다. 현재 세계 시장은 전자기유도 방식을 앞세운 WPC(Wireless Power Consortium)·PMA(Power Matters Alliance)와 자기공명 방식을 밀고 있는 A4WP(Alliance for Wireless Power) 두 진영으로 나뉘어 경쟁 중입니다.

하지만 최근 PMA가 A4WP와 여러 개 휴대폰을 한 번에 충전하는 자기공명무선충전 '리젠스(Rezence)' 기술로 상호 무선 전력 표준 통합에 합의하는 등 판세는 급변하고 있습니다.

그렇다면 이 두 충전 방식은 어떻게 다를까요. 전자기유도 방식은 전류가 흐르면서 생긴 자기장이 새로운 전류를 만드는 원리입니다. 충전패드 전원을 켜면 충전 패드의 코일에서 자기장을 발생합니다. 이 자기장으로 스마트폰에 내장된 코일에서 유도 전류를 만들어 배터리를 충전하는 방식입니다. 전력 전송 효율이 90% 이상에 달하고 인체에 무해하지만 전송거리가 짧은 것이 단점입니다.

자기공명 방식은 송신부 코일에서 자기장을 생성해 같은 주파수를 갖는 수신부 코일에만 전력을 전달하는 원리입니다. 송신부와 수신부 사이에 장애물이 있어도 전송이 가능하고 전송 효율은 2미터 가량 떨어진 거리에서 50% 정도입니다.

업계에서는 전자기방식이 안전하고 효율성이 높지만 전송거리가 짧다는 점 등의 문제로 인해 궁극적으로 공진방식이 시장을 주도할 것으로 보고 있습니다. 하지만 공진방식의 경우 우선 자기장의 유해성 여부가 검증되지 않았다는 점이 아직 해결해야 할 숙제로 남아 있습니다. 충전 효율을 70% 정도로 끌어올려야 하는 점 역시 과제입니다.

한편 업계는 무선충전기 액세서리 시장도 눈독을 들이고 있습니다. 스마트폰이 무선충전기술을 구현해도 별도 액세서리를 구매하지 않으면 무용지물이기 때문입니다. 이에 따라 단말기 구매 번들 액세서리로 무선충전기를 제공하는 방안을 추진하고 있습니다.

삼성전기는 이와 관련 최근 열린 CES에서 3㎜ 두께의 초박형 충전패드, 기존 배터리 커버 내부에 장착 가능한 충전 모듈 등 다양한 자기유도 방식의 무선충전 제품을 선보이면서 시장을 선도하고 있습니다.

박정일기자 comja77@dt.co.kr




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