UNIST, 무선 전력 공급 트랙 개발

강자성체 없이 전력전달 효율↑
모바일로봇·전기차 등 적용 전망

UNIST가 개발한 무선 전력 공급 트랙 시스템 개요와 원리.

울산과학기술원은 운행 중에 차량에 전력을 공급하는 '무선 전력 공급 트랙'을 개발했다. 사진은 무선 전력 전송 기술을 물류 로봇에 적용한 개념도. UNIST 제공

로봇이 앞뒤좌우 또는 회전해도 끊김없이 무선으로 전력을 공급받아 움직일 수 있는 기술이 개발됐다. 앞으로 물류 로봇을 비롯해 전기를 동력으로 하는 자전거, 오토바이, 자동차 등에 적용할 수 있을 전망이다.

울산과학기술원(UNIST)은 변영재 전기전자공학과 교수 연구팀이 전력 발생기에 강자성체를 적용하지 않고 모바일 로봇의 유연한 주행을 돕는 '무선 전력 공급 트랙'을 개발했다고 18일 밝혔다.

일자 형태의 전자파 발생기에 전류가 흐르면 주변에 원형의 자기장이 생긴다. 여러 개의 전선을 이용해 전력 수신기를 통과시키면 자기장 범위가 넓고 강한 자기장이 형성돼 전력 수신기가 전선의 수평 방향과 수직 방향으로 자유롭게 이동할 수 있다.

연구팀은 고가의 자석인 강자성체를 이용하지 않고도 트랙 위에 넓고 강한 자기장을 만들어 전력을 무선으로 공급하는 기술을 개발했다. 또한 높은 효율로 일정한 전력을 보내도록 전자파 발생기를 구성하는 전선의 가닥수와 간격을 최적화하는 알고리즘을 확보해 전력 전달 효율을 최대 90%까지 끌어 올렸다. 기존에는 강자성체를 사용해 효율을 높이는 방식이었으나, 높은 가격과 약한 내구성으로 실제 적용이 어려웠다. 연구팀은 최적화된 전력 발생기와 수신기를 이용해 경로의 수평 방향과 수직 방향, 회전 주행에서 효율을 측정한 결과, 최저 효율 82%, 최고 효율 90%의 안정적인 유연 주행을 구현했다.

무선전력 공급 기술을 일상 생활에서 활용할 수 있도록 2대 이상의 모바일 로봇을 충전할 수 있는 전력 컨트롤 피드백 알고리즘과 전기전자공학자협회(IEEE), 국제비전리복사보호위원회(ICNIRP)의 표준 인증을 획득해 안전성을 확보했다. 변영재 UNIST 교수는 "로봇을 기반으로 한 산업 자동화와 완전히 무인화된 스마트공장의 성장을 돕는 등 전기를 동력으로 움직이는 이동체의 배터리 양을 크게 줄이는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '어플라이드 에너지(지난 12일자)' 온라인에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr