무선충전기

무선충전기(Wireless Charger)는 충전기와 배터리 사이에서 연결 케이블을 사용 안 하고 배터리를 충전할 수 있는 충전기기이다. 작동하는 원리에 따라 자기 유도방식(Inductive Charging), 자기공명 방식(Resonance Charging), 무선전 충전(Radio Charging) 등 3개 종류로 나뉜다.

적용 원리

□ 자기 유도 방식

1차 권선에 일정한 주파수의 교류전기를 흘리면 전자기 유도 현상이 발생하면서 2차 권선에 유도 전류가 흐르게 되는데 이 유도 전류를 이용하여 배터리를 충전하는 방식을 자기 유도 방식 충전이라 한다. 저출력 충전방식은 통상적으로 100W 이하의 출력 레벨에서 소형 컨슈머 전자장치의 충전을 지원하며 이에는 핸드폰, 핸드헬드 장치(handheld devices), 일부 컴퓨터 및 유사한 장치들이 들어있다. 수 mm 이내의 거리에서 90% 이상의 충전효율을 가진다.

□ 자기 공명 방식

1차권선에 일정한 주파수의 교류전기를 흘리면 동일한 주파수를 가지는 2차권선에 자기 공명 현상이 발생하며 이에 따라 발생하는 전류로 충전하는 방식을 자기 공명 방식이라고 한다. 자기 공명 방식은 1m의 거리에서 90%의 효율을 유지하고 2m의 거리에서 40%의 효율을 가진다. 1kW에서 300k까지의 출력 레벨에서 전기자동차의 충전을 지원한다.

□ 전자기파 방사 방식

마이크로파와 같은 전자기파를 발사하여 접수기에서 접수한 뒤 정류기회로에서 직류로 변경하여 충전하는 방식이다.

적용 표준

□ Qi 표준

무선충전협회(WPC, Wireless Power Consortium)가 2008년에 처음으로 발행한 개방형 인터페이스 표준(open interface standard)이다. 자기 유도 충전 방식을 이용하여 4cm 거리 안에서 무선 충전을 추진하는 방식을 정의하였다. 100-205 kHz 주파수 대역을 이용하여 5w-15w 사이로 충전한다.

많은 모바일 기기 제조사들이 이에 개입되어 있으며 이에는 애플, 아수스(Asus), 구글, HTC, 화웨이, LG 전자, 모토롤라 모빌리티, 노키아, 누커런트(NuCurrent), 삼성, 블렉벨리, 샤오미 및 소니 등이 들어 있다. 2017년 7월 기준으로 세계에서 가장 보편적인 표준이며 2억 대 이상의 장치에서 이를 사용하고 있었다.

□ PMA(Power Matters Alliance) 표준

에어퓨어 얼라이언스(AirFuel Alliance) 표준이라고도 한다. P&G(Procter & Gamble)와 듀라셀 파워매트 테크놀로지(Duracell Powermat Technologies)사가 2012년 3월에 소비자 상호 운용 가능한 장치(consumers interoperable devices)를 보장하는 취지에서 발행한 표준이며 이 안에 무선충전 기술에 관한 내역이 들어 있다. PMA 표준은 인터페이스에 관한 표준이며 아날로그 방식의 충전(자기 유도와 자기 공명), 디지털 트랜시버 커뮤니케이션(디지털 라디오 송수신), 클라우드 기반의 전력 관리 및 환경 지속유지 가능성을 기술하였다. PMA는 277-357 kHz 주파수 대역을 이용하여 5cm의 거리 안에서 여러 장치들을 한 번에 충전한다.

PMA 이사회에는 AT&T, 듀라셀(Duracell), 스타박스, 플랙스트로닉스(Flextronics), 연방통신위원회(FCC, Federal Communications Commission) 및 에너지스타(Energy Star) 등 회사와 조직이 들어 있다. 2015년에 A4WP와 PMA가 합병되어 에어퓨어 얼라이언스(AirFuel Alliance)로 되었다.

참고자료

• "Inductive charging", Wikipedia

같이 보기

• 충전기

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