스탠퍼드대 판샨후이 교수 연구팀, 기반기술 개발
몇 년 전부터 전기자동차가 나오고 있지만, 대부분 운행 거리가 그다지 길지 않아 충전이 여전히 큰 골칫거리다. 충전소가 흔치 않아 자칫하면 도로 한가운데에서 오도 가도 못 하는 일이 생길 수 있다.
무선충전 기술이 상용화돼 있으나, 휴대전화 등에만 쓰일 뿐 전기차에는 대안이 될 수 없다. 충전기가 있는 곳에 전기차를 주차해 둬야만 충전이 가능한 탓이다.
그러나 움직이는 물체에 무선으로 전력을 공급해 충전할 수 있는 기술이 새로 개발돼 이런 문제점을 해결할 길이 열렸다. 이 기술이 보편화하면 전기차가 충전소에 들를 필요가 없으며, 도로에 깔린 무선 전력 공급 인프라를 통해 전력을 받으면 된다.
스탠퍼드대 전기공학부 판샨후이(Shanhui Fan) 교수와 대학원생 시드 아사와워라리트(Sid Assawaworrarit) 등은 이동 중에 무선으로 전력을 공급하는 기술에 관한 논문을 15일 과학 학술지 ‘네이처’에 실었다.
이들은 약 1m 떨어진 거리 내에서 움직이고 있는 발광다이오드(LED)에 무선으로 전력을 공급하는 데 성공했다.
이번 논문에 나온 실험에서 무선으로 전달된 전력은 1 밀리와트(mW) 수준에 불과해, 전기차에 당장 사용하기에는 무리다. 현재 상용화된 전기차는 그 수백만∼수천만배에 달하는 수∼수십 킬로와트(kW) 수준의 전력 공급이 필요하다. 판 교수 연구팀은 이 기술로 전달할 수 있는 전력을 증가시키고 전력 전달 거리를 늘리며 효율을 높이는 연구를 진행 중이다.
현재 상용화된 무선충전 기술이 자기유도(magnetic induction) 현상을 이용하며 몇 cm 수준의 짧은 거리에서만 작동하는 것과 달리, 많은 기업과 대학들이 연구 중인 중거리 범위(1m 안팎)의 무선충전 기술은 자기공명(magnetic resonance) 현상을 이용한다. 스탠퍼드대의 이번 연구나 그 기반이 된 2007년 미국 매사추세츠공대(MIT)의 고정 상태 무선충전 기술 연구도 마찬가지다.
자기유도나 자기공명 현상을 이용해 움직이는 물체에 전력을 전달하려면 물체의 움직임에 따라 주파수 등 특성을 계속 변화시켜야 하는데, 연구진은 이런 과정을 단순화하는 방법을 개발했다.
판 교수는 이 기술이 상용화되면 충전하기 위해 차를 세울 필요가 없고 도로를 계속 달리고 있으면 전력이 공급되는 도로-자동차 시스템을 만들 수 있다고 말했다.
도로에 무선 충전기 노릇을 하는 코일을 깔아 두고 이 도로를 전기차가 달리면, 전기차 바닥에 있는 코일이 자기공명을 통해 에너지를 공급받을 수 있다는 것이다. 이런 도로-자동차 시스템이 보편화하면 전기차의 생산 가격 중 매우 큰 부분을 차지하는 대용량 배터리가 불필요하게 된다.
또 이 기술이 공장 기계에 적용되면 전력 공급을 위한 선도 사라질 수 있다고 판 교수는 설명했다. 연합뉴스