사진.한국전자통신연구원
1시간 내에 완충 가능한 듀얼사이드 로봇 무선충전 기술
무선충전 기술이 로봇, 스마트폰, 전기자동차 등 다양한 분야에 적용되고 있으나, 현재는 하나의 송신기로 하나의 수신기만을 충전하는 1:1 충전 방식이었기에 기술 활성화에 걸림돌이 되던 문제를 국내 연구진이 해결했다.
한국전자통신연구원은 수신코일 크기와 동일한 하나의 송신 코일을 이용해 송신 코일의 양방향에서 동시에 무선충전이 가능한 듀얼사이드 로봇 무선충전 기술을 세계 최초로 개발에 성공했다고 밝혔다.
연구진이 개발한 듀얼사이드 로봇 무선충전 기술은 두 대의 로봇을 동시에 각각 50와트 전력으로 무선 충전해, 1시간 내에 로봇을 완충할 수 있는 수준이다.
사진.한국전자통신연구원
공간적·경제적 제약 한 번에 해결하는 무선충전 플랫폼
그동안 두 개의 수신기를 동시에 충전하기 위해서는 수신기보다 큰 송신 코일을 이용해 자기장을 만드는 것이 필요했다. 그러나 이는 무선충전을 위한 공간적, 경제적 제약이 돼 왔다.
연구진이 개발한 듀얼사이드 로봇 무선충전 기술은 지면과 수직으로 배치된, 지름 20㎝ 크기 동전 모양의 송신 코일의 양쪽 면을 모두 활용해 두 대의 로봇을 동시에 무선 충전하는 방법이다. 이로써 기존 1:1 무선충전 기술보다 시스템 가격까지 대폭 절감할 수 있다.
연구진은 직경 20㎝ 크기의 코일을 이용해, 7㎝의 전송거리와 90% 이상의 높은 효율을 구현함으로써 업계에서 손꼽히는 수준의 전송 거리와 성능을 갖는 무선충전 시스템을 개발해냈다.
사진.한국전자통신연구원
특히 듀얼사이드 무선충전 시스템은 세계 최고의 성능을 가지면서도 국내 전자파 간섭 규격을 만족하는 수준으로, 현재는 상용화에 더욱 근접해가고 있는 상황이다.
다양한 로봇 애플리케이션 적용 위한 본격 상용화 추진
이번 듀얼사이드 로봇 무선충전 기술은 향후 중소 및 중견기업과 협력해 2025년까지 기술이전 및 스마트팩토리에서의 실증을 진행하기로 했다. 연구진은 이를 통해 무인운반로봇, 서비스로봇과 같은 다양한 로봇 플랫폼에 적용 가능한 기술을 개발해 본격적인 상용화를 추진할 방침이다.
향후, ETRI 연구진은 현재 2대의 로봇을 동시 충전 가능한 본 성과를 확장해, 하나의 송신기로 최대 6대의 서비스 로봇을 동시에 충전할 수 있는 군집 로봇 무선시스템, 다양한 충전 환경에 대응할 수 있는 군집로봇 무선충전 시스템, 다양한 충전 환경에 대응할 수 있는 다중 전력 제어 기술도 개발해 무선충전 시스템의 완성도를 제고할 계획이다.
ETRI 박승근 전파연구본부장은 “미래 로봇 산업의 발전 및 무선충전 기술의 적용 가능성을 고려할 때, 이 기술은 파급효과가 매우 큰 기술이다. 특히 AGV, 서비스로봇 등 다양한 로봇에 적용할 수 있어 무선충전 기술이 더욱 활성화될 수 있는 기반 기술이라고 생각한다”라고 밝혔다.
사진.한국전자통신연구원
㎾급 로봇 무선충전 기술개발에도 집중 투자할 것
ETRI는 2010년도부터 자기공명을 이용한 무선충전 기술 연구를 통해 지난 2015년 1m급 2차원 무선충전 기술, 2016년 3차원 스마트폰 무선충전 기술 등을 개발해오고 있으며, 이들은 2020년부터 킬로와트(㎾) 급 로봇 무선충전 기술 연구에도 매진하고 있다.
ETRI뿐만 아니라 국내 유수의 대학 및 기업들도 무선충전 기술 연구에 뛰어드는 추세다. 마우저 일렉트로닉스에 따르면 무선 전력 전송(WPT, Wireless Power Transfer)이라고도 불리는 무선 충전은 이제 수많은 컨슈머 기기들이 맨 앞에 내세워 선전하는 기능이 됐다.
자동차 업계도 무선 충전에 관심을 두고 있는데, 이는 무선 충전을 사용하면 직접적인 연결 시 발생하는 스파크로 인한 폭발 가능성이 사라지기 때문에 환영받는 아이템이다. 또한, 충전 시스템을 밀봉함으로써 기름, 오염 물질 등 문제가 될 수 있는 물질들을 차단할 수 있다.
ETRI 김성민 연구책임자는 “공간 효율화 및 비용 절감 등 무선충전 시장의 활성화를 위해과학기술정보통신부가 추진하는 로봇향 3.3㎾급 군집 무선충전 핵심기술 개발을 연구 중이며, 해당 기술은 스마트팩토리나 물류센터, 사무실, 식당, 병원 등 다양한 곳에서 더욱 활발히 로봇을 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다”라고 말했다.
