(삼광백과사전)-9월 30일(월) 무선(Wireless)기술에 관한 관심이 높아지면서 기업들의 움직임도 바빠지고 있습니다. 불과 수년 사이에 무선 충전기, 무선 이어폰 등 선을 잘라낸 기기들이 우리 삶을 바꾸고 있습니다. 이번 내용은 무선전력전송 기능을 전기차에 도입한 내용에 대해서 알아보겠습니다.

무선전력전송이란?

무선전력전송은 말 그대로 전력의 이동수단인 전선 없이 전력을 보내는 기술을 말하며, 전기차에서도 스마트폰처럼 무선전력전송 기술이 이목을 끌고 있습니다. 지정된 장소에서 플러그를 꽂아 충전하는 대신, 차를 세워 놓으면 자동으로 충전되는 무선전력전송 기술을 업계에서 연구 중입니다. 무선충전 기술이 상용화되기 위해서는 아직도 상당한 시간이 흘러야 하지만, 무선 고속 충전 기술이 모바일 기기처럼 전기자동차에서도 구현된다면 전기차 확산에 더 속도가 붙을 것으로 전망됩니다.

<무선전력전송 기술로 전기차를 충전하는 원리>

스마트폰 충전 방식과 유사한 무선전력전송 기술

전기자동차에 구현될 무선전력전송 기술은 스마트폰 무선충전기술과 비슷합니다. 전력을 보내는 송출 코일과 전력을 받아 배터리에 에너지를 충전하는 수신 코일을 사용하는 방법은 같지만, 직접 송수신 코일을 접촉한 ‘자기유도방식’의 스마트폰 무선충전방식과 달리 일정한 간격이 벌어진 ‘자기공명결합방식’이 사용된다는 점에서 차이가 있습니다. ‘자기유도방식’이란 전류를 송출 코일에 흘려 자기장을 발생시킨 뒤, 수신 코일에 자기장이 들어가 다시 유도 전류를 발생시키는 방식이고, ‘자기공명결합방식’은 ‘자기유도방식’과 비슷하지만 송수신 코일 사이에 공진을 발생시켜 공진 모드 에너지 결합을 통해 배터리를 충전합니다. 업계에서는 무선전력전송이 주차장에 설치되면 주차장 전체가 충전소가 되기 때문에 따로 충전소를 만들지 않아도 된다는 점과 수시로 충전을 할 수 있어 배터리 용량을 크게 만들지 않아도 된다는 점을 장점으로 꼽고 있습니다.

<무선전력전송 상용화 대표적인 기업인 ‘와이트리시티’와 ‘퀄컴’>

무선전력전송의 상용화 경쟁

무선전력전송은 2개의 진영이 구축되어 상용화 경쟁을 벌이고 있는데, 미국의 ‘와이트리시티(WiTricity)’와 ‘퀄컴(Qualcomm)’이 대표적인 업계입니다. 와이트리시티는 미국 MIT의 연구 프로젝트가 기업으로 발전한 엔지니어링 기업이며, 주로 진동 자기장 기반의 공명유도결합을 사용한 무선전력전송 장치를 제조합니다. 퀄컴은 전자유도 기술을 개량한 자기공명결합방식의 무선전력전송 기술을 개발 중인데, 양사의 대표적인 차이점은 송수신 코일의 형상입니다. 와이트리시티는 동심원 모양의 서큘러 코일(Circular Coil)을 사용하고, 퀄컴은 루프가 2개 있는 더블 D(Double D)라고 불리는 형상의 코일을 사용하고 있습니다. 다양한 자동차 업계에서 와이트리시티와 퀄컴에 라이선스 계약을 진행하고 있는데, 한국의 현대자동차는 작년 4월 와이트리시티와 계약을 체결했습니다. 또한, 무선전력전송 기술은 현재 자동차 기술 표준화 단체인 미국 자동차 엔지니어협회(SAE)에서 국제 표준화 작업을 진행하고 있는데, 올해 안에 완료를 목표로 하고 있습니다.

<국내 무선충전기술 도입 대상 전기차 ‘코나 일렉트릭’>

무선전력전송 기술의 효율

스마트폰 무선 충전과 마찬가지로 ‘충전 효율’이 중요합니다. 스마트폰 무선충전에서도 송출 코일과 수신 코일이 최적화된 위치에 놓이지 않으면 충전 효율이 유선 충전보다 30% 이상의 효율 감소가 발생할 수 있는데, 이런 문제를 어떻게 해결할 수 있느냐가 전기자동차 무선 충전의 관건입니다. 정보통신기획평가원 관계자는 “충전 효율을 높이기 위해서 전기차에도 DC-DC 컨버터를 설치하는 양방향 무선전력전송 기술도 개발 중인데, 이 기술은 전기차 무게를 무겁게 만든다는 단점이 있습니다. 이를 해결하기 위해 최근에는 전기차 배터리에 충전된 전력을 집으로 보내는 V2H와 그리드(전력망)로 보내는 V2G 등의 기술이 등장해 단점을 상쇄하는 움직임이 있습니다.”라고 설명했습니다. 무선전력전송 기술은 시내 주차장 대부분에 시스템이 갖춰지고 나면 주로 시내 주행을 많이 하는 전기차에 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 보이며, 현재 무선전력전송 기술 표준화 작업에서는 전자파의 인체 유해성 문제도 중요하게 다뤄지고 있는 것으로 알려졌습니다.

전기차의 상용화를 위한 기술이 하루빨리 다가오고 있으며, 기술의 문제점에 대한 해결책을 마련하기 위해 끊임없는 연구가 진행되고 있습니다. 자동차 매연이 없어지는 그 날을 마주할 수 있기를 바라며, 더 유익한 정보로 찾아뵙도록 하겠습니다.

※ 출처 : 이코노믹리뷰 "전기차도 무선충전 가능...WPT 방식은 무엇?" 김동규 기자 2019. 02. 12