무선 충전

무선 충전(無線充電, 영어: Inductive charging)이란 기존의 전선으로 전력을 전송하여 기기를 충전하는 방식 대신 전력을 대기를 통해 무선으로 전송하여 기기를 충전하는 방식을 무선충전이라 한다.

Qt 표준을 지원하는 충전기에 사용되는 무선 충전 패드

무선충전 방식

무선충전 방식은 크게 3가지로 전자기유도 방식, 자기공명 방식, 전자기파 방식이 있다.

자기유도 방식

변압기의 1차 코일과 2차 코일간의 자기유도 현상을 이용하는 것으로 코일이 근접거리에 위치해야 가능한 방식이다. 그러나 자기장이 근접거리에서 코일에 공동으로 영향을 줄 수 있어야 하므로, 거리에 민감하다. 또한 Rx 코일의 위치 정합성에도 매우 민감한 문제를 가지고 있다.

자기공명 방식

수 MHz에서 수십 MHz 대역의 주파수를 사용하여 자기적 공명을 이루어 전력을 전송하는 기술. 전자기유도보다 먼 거리에서 전자기방사 보다는 더 높은 효율로 에너지를 전달할 수 있다. 최근 휴대전화 응용을 목적으로 삼성전자가 중심이 되어 인텔, 퀄컴등과 함께 A4WP라는 무선충전을 위한 협의회를 만들어 표준을 주도하려 하고 있다.

전자기파 방식

전자기파를 이용한 정보의 전송과 동일한 방식이지만 필요한 수준의 전력을 전송하기 위해서는 출력이 증가하여야 하며, 이 경우 전자기파에 의한 인체의 유해성 문제를 피하기 힘들다. 하지만 원거리 전송도 충분히 가능하기 때문에 개인 용도가 아닌 산업용에서 연구가 진행되고 있다.

표준

WPC(Wireless Power Consortium)

인터페이스 정의, 성능 요구사항, 규정준수 3가지 시험을 통하여 전자기 유도방식의 외부 금속 물질에 의한 발열 등의 문제나 타 기관과의 호환성 문제를 해결한다. 현재의 표준은 전자기 방식이지만 자기공진 방식 또한 표준화가 이루어질 예정이다.

국내

• 한국정보통신기술협회(TTA : Telecommunications Technology Association) 산하에 있는 세 개의 프로젝트 그룹에서 근거리 무선전력전송 기술에 대한 표준화 활동을 수행하고 있다.

국외

• 미국

CEA가 다섯 개의 활동그룹을 만들어 수행하고 있다.

• 중국

CCSA(China communications standards association) TC9에서도 자기 유도 방식에 대한 인터페이스의 안정성, 충전효율, 충전방식, 충전을 위한 통신 및 주파수 규제에 대한 연구를 수행하고 있다.

보안

기기 사용자에 대한 위조나 변조를 통해 충전비용이나 악성코드 등을 통해 악용할 여지가 있다.

충전비용

가정의 경우 가정 내 사용에 대한 정당한 인증이 이루어지지만, 외부 장소에서 충전 시 인증에 대한 위조가 가능하며, 그에 따른 충전 비용의 악용이 발생할 여지가 있다.

악성코드

무선충전 시 악성코드의 삽입을 통한 디바이스의 공격이 가능하여 기기간의 도청, 가로채기, 프라이버시 등의 위협 요소가 존재한다.

시장 동향 및 전망

무선충전 기술이 휴대폰에 적용되면서부터 시장에서 주목을 받고 있다. 2012년부터 휴대폰 적용을 위한 제품이 개발되며 시장이 형성되었고, 2014년 이후 급격한 증가가 나타날 것으로 예측. 이를 통해 향후 10년간 74.1% 이상의 성장이 예상되고 있다.

무선충전기 시장 증가 예측(신효순, 2014)

휴대폰 출하량 예측 및 무선충전 채택률(신효순, 2014)

같이 보기

• 충전소
• 워든클라이프 탑
• 무선 전력 전송

참고 문헌

1. 정진수, 한운기. 2015. “무선충전 전기자동차의 국내·외 표준 및 기술 동향 분석”. 「전기의 세계」, 64권, 4호, PP.18-23.
2. 문용기. 2013. “전기자동차용 무선전력전송 기술 동향”. 「전력전자학회지」, 18권, 4호, PP.40-45.
3. 신효순. 2014. “무선충전 기술현황 및 전망”. 「조명.전기설비」, 28권, 3호, PP.49-56.
4. 전양배. 2011. “무선충전식 전기자동차의 EMI 및 EMF 개발 사례”. 「TTA Journal」, 138권, PP.57-62.
5. 이철기, 이우기. 2013. “특허 선행기술 동향 및 서비스 전략: 스마트폰 무선충전기술 중심으로”. 「정보기술아키텍처연구」, 10권, 1호, PP.63-70.
6. 박영진. 2013. “모바일 기기 무선충전 시스템의 동향”. 「전력전자학회지」, 18권, 4호 PP.29-33.
7. 이소연. 2014. “전기차 충전을 위한 모선통신 표준화 현황”. 「오토저널」, 36권, 8호, PP.70-73.
8. 전양배. 2014. “자기공진 형상화 기술이 적용된 무선 충전 전기자동차의 EMI 및 EMF 차폐”. 충북대학교 석사학위논문.
9. 김진, 고경일. 2014. “무선전력 전송과 충전: 기술, 시장, 기회”. 「한국경영컨설팅연구」, 14권, 1호, PP.101-117.
10. 이상곤, 김재명. 2014. “유도방식 무선충전기용 송수신 장치간 정렬상태 검출기법”. 「통신위성·우주산업연구회논문지」, 9권, 1호, PP.90-96.
11. 조상호 외. 2013. “모바일용 무선충전기술 개발 동향”. 「전력전자학술대회 논문집」, 2013-7호, PP.96-97.
12. 임지훈 외. 2013. “자기유도를 이용한 배터리 충전 시스템”. 「한국정보통신학회논문지」, 17권, 10호, PP.2239-2244.
13. 원윤재, 임승옥. 2013. “무선전력전송 국제표준 미 산업 기술 동향”. 「정보와 통신」, 30권, 11호, PP.52-59.
14. 이종민 외. 2010. “스마트 그리드 전기자동차를 위한 자기장 통신 시스템 구현 연구”. 「한국통신학회논문지」, 35권, 9호, PP.1381-1389.
15. 유영복. 2015. “무선충전기-2015년 본격 성장세가 예상”. 「KISTI MARKET REPORT」
16. 이근호. 2013. “M2M에서 무선충전 시스템의 보안 위협 = A Security Threats in Wireless Charger System in M2M”. 「한국융합학회논문지」, 4권, 1호, PP.27-31.
17. 한군희‧임용건‧이근호. 2011. “V2G 기술을 이용한 차량통신상의 사용자 인증 보안 = V2G technology, communications with the vehicle on the user authentication security.” 「중소기업정보기술융합회 논문지」, 1권, 1호, PP.75-78.
18. 김선희‧이승준‧황규성. 2012. “무선 충전을 위한 에너지 전송 기술 및 통신 기술 분석” 「한국멀티미디어학회지」, 16권, 3호, PP.8-16.
19. 김진‧고경일. 2014. “무선전력 전송과 충전: 기술, 시장, 기회 = Wireless Power Transfer and Charging : Technology, Market and Opportunity” 「경영컨설팅연구」, 14권, 1호, PP.101-117.
20. 이근호. 2014. “무선충전에서 보안요구사항에 관한 연구 = A Study of Security Requirement in Wireless Charging” 「한국융합학회 논문지」, 5권, 3호, PP.23-27.
21. 장병준. 2012. “휴대용 IT 기기를 위한 WPC 무선 충전 표준(Qi) 소개” 「전자파기술」, 23권, 6호, PP.32-37.
22. 장병준. 2010. “무선전력전송 기술동향 및 향후 전망” 「전력전자학회지」, 15권, 6호, PP.27-31.
23. 이명래‧강승열‧김용해‧전상훈‧정태형. 2010. “무선전력전송(Wireless Power Transfer) 기술의 개요” 「전기의 세계」, 59권, 1호, PP.34-43.
24. 장원호. 2013. “Mobile Device용 무선전력전송 시스템의 표준화 동향” 「전력전자학회지」, 18권, 4호, PP.34-39.
25. 문연국‧강신재‧김계환‧원윤재‧임승옥‧김석기. 2011. “Mobile용 무선전력전송 기술동향 및 구현사례” 「전자공학회지」, 38권, 10 , PP.26-34.
26. Hori, Yoichi. 2010. “Future vehicle society based on electric motor, capacitor and wireless power supply”, International Power Electronics Conference, PP.2930-2934.
27. Fleming, B. 2013. “Smarter cars: Incredible infotainment, wireless device charging, satellite-based road taxes, and better EV batteries”. IEEE Vehicular Technology Magazine, Volume 8, Issue 2, PP.5-13.
28. Olvitz, L. etc. 2012. “Wireless power transfer for mobile phone charging device”. MIPRO 2012 - 35th International Convention on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics, PP.141-145.
29. Ranum, B.T. etc. 2014. “Development of wireless power transfer receiver for mobile device charging”. ICPERE 2014: 2nd IEEE Conference on Power Engineering and Renewable Energy 2014, PP.48-51.
30. Waffenschmidt, E.. 2011. “Wireless power for mobile devices”. INTELEC.