안보과학 칼럼

임춘택-tigerim 2015. 7. 7. 09:47

KAIST 임춘택 교수 "50㎝ 이내면 기기 위치·방향 관계없이 충전"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 무선 충전기의 50㎝ 이내 범위에서는 휴대전화나 노트북을 사용하면서 충전도 할 수 있는 무선충전 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST·총장 강성모)은 원자력 및 양자공학과 임춘택 교수팀이 와이파이(Wi-Fi) 존과 같이 50㎝ 이내에서는 기기의 위치와 방향에 관계없이 충전할 수 있고, 인체에 무해한 낮은 자기장에서 작동하는 무선충전기술을 개발했다고 밝혔다.

이 연구 결과는 지난달 '국제전기전자공학회 전력전자 저널'(IEEE Trans. on Power Electronics)에 게재됐으며, 현재 KAIST 입주기업 ㈜테슬라스에 기술 이전돼 카페와 사무실 등에 적용할 수 있는 제품으로 개발 중이다.

임 교수는 "이 기술은 기존 무선충전의 고질적 문제였던 충전 거리와 방향 의존성을 상당 부분 해결했다"며 "이 무선충전장치가 설치된 공간에서는 충전에 대한 걱정 없이 스마트폰이나 노트북을 무제한 사용할 수 있다"고 말했다.  

30W급 광역 무지향성 무선충전 송수신 장치. 넓이 1㎡ 의 평면형 송신기에서 50cm 안에 놓여 있는 다수의 모바일기기를 동시에 충전할 수 있다.

 

기존 무선충전 방식은 주로 송신기에 스마트폰을 고정하는 접촉식 충전방식이어서 충전 중 사용이 어렵다. 비접촉식 충전방식도 연구되고 있지만 10cm 이상 떨어지면 충전이 어렵고 특정 방향에서만 충전되는 한계가 있다. 

임 교수팀은 이 문제를 지난해 5월 자체 개발한 쌍극형 코일 공진방식(DCRS)을 응용해 해결했다. 이는 평행한 일자구조였던 송신코일과 수신코일을 십자형으로 배치, 회전자기장을 발생시켜 어떤 방향에서도 전력을 송수신할 수 있게 만든 것이다.

연구진은 이를 이용해 부피를 거의 차지하지 않는 송수신 코일을 구현했으며, 50㎝ 안에서는 3차원 위치와 3축(XYZ) 방향에 상관없이 충전할 수 있는 6-자유도(Six degree of freedom) 무선충전 기술을 개발했다.  

이 장치를 무선충전 탁자 등으로 사용할 수 있는 1㎡ 넓이의 평면형 송신기로 만들어 실험한 결과 50cm 안에 임의로 놓인 스마트폰에 1W씩 30대, 노트북에 2.4W씩 5대에 무선전력을 공급할 수 있었으며 최대 전력전달 효율은 34%로 측정됐다.

연구진은 또 독자 개발한 자기장 차폐기술을 적용해 무선충전 공간 내 자기장 수치를 국제 자기장 안전기준(ICNIRP guideline : 27마이크로테슬라(μT) 이하로 낮춰 안전성을 높였다. 이는 지구자기장(50μT)의 절반, 자기공명영상장치(MRI. 3∼7T)의 10만분의 1 이하 수준이다.

임 교수는 "이 기술은 실용화가 가능하고 위치·방향의 제약없이 충전할 수 있는 6-자유도를 구현했으며 자기장 수준을 인체에 무해한 수준으로 낮췄다는 점에서 의미가 있다"며 "1년 안에 제품 출시가 가능할 것으로 예상한다"고 말했다.

한국과학기술원(KAIST) 원자력 및 양자공학과 임춘택 교수

 

scitech@yna.co.kr 

 

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2015/07/07 09:18 송고

* 출처: http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2015/07/07/0200000000AKR20150707043600063.HTML?input=1195m

 

********************************************************************************

 

【 대전=김원준 기자】KAIST는 원자력 및 양자공학과 임춘택 교수(52) 연구팀이 와이파이 존과 같이 특정 장소에서 무선 충전이 가능한 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 이 기술은 50㎝안에서는 기기의 위치와 방향에 상관없이 충전이 가능하고 인체에 무해한 낮은 자기장에서도 동작한다.

이번 연구 성과는 국제전기전자공학회 전력전자 저널(IEEE Trans. on Power Electronics)에 지난 6월 게재됐다.

기존의 무선충전 방식은 송신기에 스마트폰을 고정시키는 접촉식 충전방식으로 충전 중에는 자유로운 사용이 어려웠다. 비접촉식 충전 방식이 연구 중이지만 10㎝ 이상의 거리에서는 충전이 어렵고, 특정 방향에서만 충전이 되는 한계가 있었다.

임 교수 연구팀은 문제 해결을 위해 지난해 5월 자체 개발한 다이폴코일 공진방식(DCRS·Dipole Coil Resonance System)을 응용했다. 기존의 평행한 일자 구조였던 송신코일과 수신코일을 십자형으로 배치해 회전자기장을 발생시켜 어떤 방향에서도 전력을 송·수신할 수 있게 했다.

이를 통해 부피를 거의 차지하지 않는 송·수신 코일을 구현했고, 일정 공간 내에서 3차원 위치와 3축 방향에 상관없이 6-자유도(Six degree of freedom)를 갖는 무선충전 기술 개발에 성공했다.


이번 기술은 1㎡의 평면형 송신기 위 50㎝ 내 거리에서 임의로 놓인 스마트폰에 1W씩 30대, 노트북에 2.4W씩 5대에 무선전력을 공급할 수 있는 기술이며, 최대 전력전달 효율은 34%다.

또한 연구팀이 독자 개발한 자기장 차폐기술을 적용해 자기장 수치를 국제 자기장 안전기준(ICNIRP guideline·27μT) 이하로 낮춰 인체와 주변 전자장비에 무해하다.

임 교수는 "기존 무선충전의 고질적 문제였던 충전 거리와 방향의존성을 상당부분 해결했다"며 "충전에 대한 걱정 없이 스마트폰이나 노트북을 무제한으로 사용할 수 있다"고 말했다.
kwj5797@fnnews.com

*출처: http://www.fnnews.com/news/201507070916285258

 

*********************************************************

[아이티투데이 김효정 기자] KAIST 원자력 및 양자공학과 임춘택 교수(52) 연구팀이 와이파이 존과 같이 특정 장소에서 무선 충전이 가능한 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

이 기술은 50cm 이내에서는 기기의 위치와 방향에 상관없이 충전이 가능하고, 인체에 무해한 낮은 자기장에서도 동작한다.

이번 연구 성과는 국제전기전자공학회 전력전자 저널(IEEE Trans. on Power Electronics)에 지난 6월 게재됐다.

 

   
▲ 30W급 광역 무지향성 무선충전 송수신 장치

 

 

기존의 무선충전 방식은 송신기에 스마트폰을 고정시키는 접촉식 충전방식으로 충전 중에는 자유로운 사용이 어려웠다. 비접촉식 충전 방식이 연구 중이지만 10cm 이상의 거리에서는 충전이 어렵고, 특정 방향에서만 충전이 되는 한계가 있었다.

임 교수 연구팀은 문제 해결을 위해 작년 5월 자체 개발한 다이폴코일 공진방식(DCRS)을 응용했다. 기존의 평행한 일자 구조였던 송신코일과 수신코일을 십자형으로 배치해 회전자기장을 발생시켜 어떤 방향에서도 전력을 송수신할 수 있게 만들었다.

이를 통해 부피를 거의 차지하지 않는 송수신 코일을 구현했고, 일정 공간 내에서 3차원 위치와 3축 방향에 상관없이 6-자유도(Six degree of freedom)를 갖는 무선충전 기술 개발에 성공했다.

 

   
▲ 개발된 십자형 다이폴 코일 구조와 회전자기장

 

 

이번 기술은 1제곱미터의 평면형 송신기 위 50cm 내 거리에서 임의로 놓인 스마트폰에 1와트(W)씩 30대, 노트북에 2.4와트씩 5대에 무선전력을 공급할 수 있는 기술이며, 최대 전력전달 효율은 34%이다.

또한 연구팀이 독자 개발한 자기장 차폐기술을 적용해 자기장 수치를 국제 자기장 안전기준(ICNIRP guideline : 27µT) 이하로 낮춰 인체와 주변 전자장비에 무해하다.

임 교수는 “기존 무선충전의 고질적 문제였던 충전 거리와 방향의존성을 상당부분 해결했다”며 “충전에 대한 걱정 없이 스마트폰이나 노트북을 무제한으로 사용할 수 있다”고 말했다.

연구팀은 기술을 KAIST 입주기업인 테슬라스(대표 한승훈)에 이전해 카페와 사무실에 적용 가능한 제품을 개발 중이다.

 

* 출처: http://www.ittoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=62706

 

******************************************************************************************

'사용과 동시에 충전까지'… KAIST연구진 무선충전 기술 개발

임춘택 교수 "1년안에 제품 출시 가능… 충전거리 방향 등 난제 모두 해결
인체에 무해한 낮은 자기장에서 작동… 건강문제 해결
무선충전장치 공간에선 스마트폰 노트북 등 무제한 사용 가능

 

 

이같은 연구결과는 지난달 '국제전기전자공학회 전력전자 저널'(IEEE Trans. on Power Electronics)에 게재됐으며, 현재 KAIST 입주기업인 테슬라스에 기술 이전카페와 사무실 등에서 활용할 수있는 제품으로 개발중이다. 
 
아울러 30W급 광역 무지향성 무선충전 송수신 장치는 물론 넓이 1㎡ 의 평면형 송신기에서 50cm 안에 놓여 있는 다수의 모바일기기를 동시에 충전할 수 있는 점이 강점으로 꼽힌다. 
 
기존 무선충전 방식은 주로 송신기에 스마트폰을 고정하는 접촉식 충전방식이어서 충전 중 사용이 어려웠다. 또한 비접촉식 충전 방식도 연구되고 있지만 10cm 이상 떨어지면 충전이 힘든데다가 특정 방향에서만 충전이 되는 점이 단점으로 지적돼 왔다. 

하지만 임 교수팀은 이같은 문제점들을 지난해 5월 자체 개발한 쌍극형 코일 공진방식(DCRS)을 응용해 해답을 찾아냈다. 평행한 일자구조였던 송신코일과 수신코일을 십자형으로 배치, 회전 자기장을 발생시켜 어떤 방향에서도 전력을 송수신할 수 있게 만들어낸 것이다. 

임교수팀은 이를 이용해 부피를 거의 차지하지 않는 송수신 코일을 구현했으며, 50㎝ 안에서는 3차원 위치와 3축(XYZ) 방향에 상관없이 충전할 수 있는 6-자유도(Six degree of freedom) 무선충전 기술도 개발했다.

임 교수팀 관계자는 "이 장치를 무선충전 탁자 등으로 사용할 수 있는 1㎡ 넓이의 평면형 송신기로 만들어 실험한 결과 50cm 안에 임의로 놓인 스마트폰에 1W씩 30대, 노트북에 2.4W씩 5대에 무선전력을 공급할 수 있었다"며 "최대 전력전달 효율은 34%로 측정됐다"고 전했다. 

연구진은 아울러 독자 개발한 자기장 차폐기술을 적용, 무선충전 공간 내 자기장 수치를 국제 자기장 안전기준(ICNIRP guideline : 27마이크로테슬라(μT) 이하로 낮춰 안전성도 높였다.

임 교수는 "이 기술은 실용화가 가능하고 위치·방향의 제약없이 충전할 수 있을뿐 아니라 자기장 수준을 인체에 무해한 수준으로 낮췄다는 점에 큰 의미가 있다"며 "1년 안에 제품 출시가 가능할 것"이라고 강조했다.

 

* 출처: http://daily.hankooki.com/lpage/ittech/201507/dh20150707115350138270.htm

 

* 비교적 상세히 다룬 보도내용이나, "1년안 제품 출시"는 앞서간 내용임. 올해 안으로 시제품 개발은 가능하나, 상용화는 정부 승인 등 불확실한 절차와 시장반응 등의 과정이 남아 있어서 예단하기 힘듬.

 

*****************************************************************************

 

외 30 여 신문사... MBC, KBS, TJB, YTN도 방송됨 

 

**********************************************************************************

 

Public Release: 7-Jul-2015 Omnidirectional free space wireless charging developed

The simultaneous charging of multiple mobile devices at 0.5 meter away from the power source is now possible under the international electromagnetic field guidelines

The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)

IMAGE

IMAGE: This is a demonstration of the omnidirectional wireless-charging system (clockwise from top of the left, robust charging despite the presence of metal obstacles, omnidirectional charging, long distance charging, and multiple... view more

Credit: KAIST

Daejeon, Republic of Korea, July 7, 2015--Mobile devices, such as smartphones and laptops, have become indispensable portable items in modern life, but one big challenge remains to fully enjoying these devices: keeping their batteries charged.

A group of researchers at KAIST has developed a wireless-power transfer (WPT) technology that allows mobile devices to be charged at any location and in any direction, even if the devices are away from the power source, just as Wi-Fi works for Internet connections. With this technology, so long as mobile users stay in a designated area where the charging is available, e.g., the Wi-Power zone, the device, without being tethered to a charger, will pick up power automatically, as needed.

The research team led by Professor Chun T. Rim of the Nuclear and Quantum Engineering Department at KAIST has made great strides in WPT development. Their WPT system is capable of charging multiple mobile devices concurrently and with unprecedented freedom in any direction, even while holding the devices in midair or a half meter away from the power source, which is a transmitter. The research result was published in the June 2015 on-line issue of IEEE Transactions on Power Electronics, which is entitled "Six Degrees of Freedom Mobile Inductive Power Transfer by Crossed Dipole Tx (Transmitter) and Rx (Receiver) Coils."

Professor Rim's team has successfully showcased the technology on July 7, 2015 at a lab on KAIST's campus. They used high-frequency magnetic materials in a dipole coil structure to build a thin, flat transmitter (Tx) system shaped in a rectangle with a size of 1m2. Either 30 smartphones with a power capacity of one watt each or 5 laptops with 2.4 watts each can be simultaneously and wirelessly charged at a 50 cm distance from the transmitter with six degrees of freedom, regardless of the devices' three-axes positions and directions. This means that the device can receive power all around the transmitter in three-dimensional space. The maximum power transfer efficiency for the laptops was 34%. The researchers said that to fabricate plane Tx and Rx coils with the six-degree-of-freedom characteristic was a bottleneck of WPT for mobile applications.

Dipole Coil Resonance System (DCRS)

The research team used the Dipole Coil Resonance System (DCRS) to induce magnetic fields, which was developed by the team in 2014 for inductive power transfer over an extended distance. The DCRS is composed of two (transmitting and receiving) magnetic dipole coils, placed in parallel, with each coil having a ferrite core and connected with a resonant capacitor. Comparing to a conventional loop coil, the dipole coil is very compact and has a less dimension. Therefore, a crossed dipole structure has 2-dimension rather than 3-dimension of a crossed loop coil structure. The DCRS has a great advantage to transfer power even when the resonance frequency changes in the range of 1% (Q factor is below 100). The ferrite cores are optimally designed to reduce the core volume by half, and their ability to transfer power is nearly unaffected by human bodies or surrounding metal objects, making DCRS ideal to transmit wireless power in emergency situations. In a test conducted in 2014, Professor Rim succeeded in transferring 209 watts of power wirelessly to the distance of five meters. (See KAIST's press release on DCRS for details: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2014-04/tkai-wpt041714.php)

Greater Flexibility and Safer Charging

The research team rearranged the two dipole coils from a parallel position to cross them in order to generate rotating magnetic fields, which was embedded in the Tx's flat platform. This has made it possible for mobile devices to receive power from any direction.

Although wireless-power technology has been applied to smartphones, it could not offer any substantial advantages over traditional wired charging because the devices still require close contact with the transmitter, a charging pad. To use the devices freely and safely, including in public spaces, the WPT technology should provide mobile users with six degrees of freedom at a distance. Until now, all wireless-charging technologies have had difficulties with the problem of short charging distance, mostly less than 10 cm, as well as charging conditions that the devices should be placed in a fixed position. For example, the Galaxy S6 could only be charged wirelessly in a fixed position, having one degree of freedom. The degree of freedom represents mobile devices' freedom of movement in three-dimensional space.

In addition, the DCRS works at a low magnetic field environment. Based on the magnetic flux shielding technology developed by the research team, the level of magnetic flux is below the safety level of the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) guideline (27µT) for general public exposure to electromagnetic field (EMF).

Professor Rim said, "Our transmitter system is safe for humans and compatible with other electronic devices. We have solved three major issues of short charging distance, the dependence on charging directions, and plane coil structures of both Tx and Rx, which have blocked the commercialization of WPT."

Currently, the research team and KAIST's spin-off company, TESLAS, Inc., have been conducting pilot projects to apply DCRS in various places such as cafes and offices.

###

YouTube Link: https://www.youtube.com/watch?v=JU64pMyJioc

* 출처: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-07/tkai-ofs070715.php

 

교수님, 무지향성 무선충전장치 개발에 대한 뉴스를 보고 찾아 왔습니다. 정말 기대되는 발명입니다. 무선충거리의 확보와 최대전력전달 효율이 더욱 높아지기를 바라며, 응원합니다.