벽에 붙어있는 콘센트와 콘센트에 꽂는 전기 플러그, 이것들은 전기기기 사용에 있어 없어서는 안 될 필수요소들이다. 만약, 이 콘센트가 없어도 된다면 어떨까? 즉, 전기기기에 거추장스럽게 달려있는 플러그들과 전기선이 없어도 된다는 의미다. 주렁주렁 보기에도 좋지 않은 선들이 없다는 것은 이젠 대부분의 전기기기가 고정된 위치에 놓아두고 사용하는 개념에서 이동하면서 사용하는 개념으로 전환됨을 의미한다. ‘무선’의 개념은 바로 ‘이동’의 개념과 직결된다. 그래서 많은 공학자들은 무선으로 전력을 전송할 수 있느냐에 대한 고민과 연구를 계속해 왔고, 1893년 니콜라 테슬라라는 미국 과학자의 첫 시도 이후 부단한 노력으로 상용 제품들이 속속 출시되고 있다. 바야흐로 진정한 ‘무선’시대가 완성되고 있는 것이다.
■ 무선전력전송 기술의 상용화
무선으로 전기를 공급하는 기술을 ‘무선전력전송’ 기술이라고 한다. 최근 들어 국내에서 이 기술에 대한 관심이 급증하게 된 것은 LG전자의 신형 휴대폰인 옵티머스 LTE II와 삼성전자의 갤럭시S3에 무선 충전 기능이 지원되면서부터다. 더욱이 애플이 아이폰과 아이팟 등에 무선충전 기술을 적용하는 특허를 획득하면서 이 기술의 상용화에 대한 관심이 더욱 커져가고 있다. 공교롭게도 LG전자와 삼성전자는 서로 다른 방식의 무선전력전송 기술을 택하고 있어 양측이 3DTV 기술로 대립했던 양상을 휴대폰 무선충전 기술로 옮겨 제2라운드를 벌일 기세이기에 소비자의 관심이 다시 한 번 집중되고 있다.
LG전자와 애플이 선택한 무선충전방식은 무선전력전송 기술 중 자기유도방식을 따르고, 삼성전자는 공진유도방식을 적용하였다. 두 방식은 전력전송 효율, 전력전송 가능거리 등에서 장단점이 있다.
자기유도방식은 WPC(Wireless Power Consortium)에서 표준으로 채택하여 이미 전기면도기와 전동칫솔에 적용되었고, 어느 정도 실용성이 입증된 방식이다. 자기유도방식은 코일장치에 의해 자기장을 발생시키고 이를 통해 전력을 전송하는 기술이다. 이 방식의 전력전송 가능거리는 수 cm 이내이고, 전력전송 효율은 기존 유선전력전송 대비 90% 수준으로 매우 높아 현재로서는 가장 현실적인 방식으로 여겨지고 있다. 그러나 이 기술의 한계는 수 cm 밖에 되지 않는 전송 가능거리에 있다. 사실 수 cm라면 무선전력전송 개념이 퇴색될 수밖에 없다. 물론 코일의 크기를 늘려 자기장의 발생 크기를 높이면 좀 더 멀리 전력전송이 가능하지만, 이 경우 전자기의 인체영향 문제와 직결되어 이 역시도 한계가 있다. 자기유도방식의 전송거리 및 전자기 인체영향 등의 한계를 극복하고자 나온 방식이 송수신 안테나 간의 공진현상을 이용한 공진유도방식이다. 이 방식은 전력을 송신하는 시스템과 수신하는 시스템이 똑같은 고유 주파수를 갖도록 하여 두 주파수의 파장이 일치할 때, 적은 전력의 주파수라도 큰 에너지를 갖게 되어 대전력을 전송할 수 있는 기술이다. 이 방식은 전자기장의 인체보호기준을 준수하면서 수 m까지 전력을 전송할 수 있는 장점이 있지만 전력전송 효율이 자기유도방식에 비해 떨어지는 단점이 있다.
■ 한 단계 발전 위한 첫 시도
최근 LG전자는 전력전송 효율이 떨어지는 공진유도방식을 공상과학 수준이라고 평하면서 삼성전자의 무선충전기술의 한계를 겨냥하기도 했다. 일면 틀린 말은 아니나 LG전자가 채택한 자기유도 방식에 의한 무선충전은 전송거리 한계로 인해 코일이 내장된 거치대 위에 올려놓아야만 무선으로 충전할 수 있어 사실상 무선충전이라고 보기에는 어색한 부분도 분명 존재한다. 반면, 아직 출시되지 않았지만 삼성전자에서 채택한 자기유도방식은 LG전자가 채택한 방식보다 전송거리가 길어 LG전자의 무선충전보다는 어느 정도 무선충전의 모습을 갖출 것으로 기대되지만, 전력전송 효율이 떨어지는 문제 때문에 충전이 완료될 때까지의 소요시간이 오래 걸릴 것으로 예상되어 과연 실효성이 있는지에 대한 숙제는 여전히 남아있다. 하지만 아직까지 무선전력전송 기술이 걸음마 단계라고 본다면 두 회사가 휴대폰에 무선충전 기술을 적용하려는 노력은 하나의 작은 ‘무선’혁명이라고 볼 수 있다. 비록 아직은 진정한 무선전력전송이라고 보기에는 어딘지 모르게 어색한 부분도 있는 것이 사실이지만 이런 시도들이 모이면 언젠가는 집과 사무실 벽의 콘센트가 없고, 전기기기의 플러그가 없는 시대가 곧 도래 할 것이다. 전기자동차의 충전을 위해 긴 전선을 콘센트에 꽂는 것이 아니라 무선전력전송 장치에 의해 아주 간단히 충전할 수 있는 시대가 곧 올지도 모른다. 이런 시대가 온다면 전파를 발견할 때부터 인간이 추구했던 진정한 ‘무선’의 시대가 도래 할 것이고, 우리의 삶은 한 단계 더 편리한 과학의 혜택을 받을 수 있을 것이다. 진정한 무선시대, 충분히 기대해도 좋을 것 같다. Coming Soon!!(KCA)
VOLUME.167
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