충전소를 찾지 않아도 되는 전기차 시대가 가까워졌습니다. UNIST 연구팀이 운행 중인 차량에 무선으로 전력을 공급하는 기술을 개발했는데요.
UNIST 전기전자공학과 변영재 교수팀은 이동 중인 차량에 끊김이 없이 전력을 공급하는 '무선 전력 공급 트랙' 개발에 성공했습다. 전선으로 구성된 넓고 강한 자기장을 형성해 고가 자석인 강자성체 없이도 앞뒤 좌우 유연한 차량 주행이 가능하다고 합니다.
전자파 발생기에 전류를 흐르게 하면 원형 자기장이 만들어집니다. 여러 전선으로 자기장의 범위가 넓어지면서 전력이 효율적으로 전달되는데요. 전기차는 이 넓은 자기장이 형성한 전력 공급 트랙 위에서 유연하게 주행할 수 있습니다.
전력 공급 트랙과 전력 수신기의 구조를 최적화하는 알고리즘도 개발했습니다. 전기차 전력 전달 효율을 최대 90%까지 끌어올렸습니다. 기존 기술은 강자성체를 사용해 효율을 높이려 했으나, 높은 가격과 약한 내구성 문제로 실제 적용이 어려웠습니다.
무선 전력 공급 기술이 실생활에 적용될 수 있도록, 연구팀은 전기전자공학자협회(IEEE) 및 국제비전리복사보호위원회(ICNIRP) 표준 인증 등 인체 안전성 검증도 마쳤습니다.
변영재 교수는 “전기차를 비롯한 운송수단은 평행 방향뿐 아니라 수직 방향으로도 유연하게 주행해야 하는데, 기존 다이내믹 무선 충전 기술은 이를 실현하지 못했다”고 설명했습니다. 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 말했습니다.
이번 기술은 트랙 위에서 이동하는 로봇에 끊김없이 전력을 공급하는 것도 가능합니다. 로봇이 앞뒤, 좌우로 이동하더라도 전력이 끊기지 않으며, 60도 이하의 회전에서도 전력을 안정적으로 공급할 수 있다고 하는데요. 따라서 전력 공급 트랙 위의 로봇이 배터리 없이도 운행할 수 있게 됩니다. 이는 로봇을 기반으로 한 산업 자동화를 촉진하고 완전히 무인화된 스마트 공장의 성장을 도모하며, 근미래에 예상되는 노동력 부족 문제를 해결할 수 있는 핵심 기술로 성장도 가능합니다.
연구 결과는 국제학술지 'Applied Energy'에 8월 12일 온라인 게재됐습니다.
논문명: A coreless track-type seamless wireless charging system using co-planar wires enabling quasi-free planar movements for mobile logistics robots
