파워리퍼블릭, 무선충전 거리 한계 극복 새 지평 열다

무선 충전 거리 한계 극복..생활 편의성 극대화에 일조

노보림 기자 | 기사입력 2017/07/13 [09:36]

 


최근 5G(5세대 이동통신), lot(사물인터넷)에 대한 관심이 급증하며 다수의 기업들이 이와 관련한 기술을 개발하고 있다. 4차 산업혁명시대가 가까워 오는 가운데 전자기기들에 대한 충전 문제는 진화된 모습을 보인다. 특히 무선충전은 차세대 기술로 손 꼽힌다. 현재 스마트폰 등에서 보이고 있는 무선충전은 한계점을 명확히 드러낸다. 이에 국내 중소기업인 ‘파워리퍼블릭’은 그 한계를 넘어서기 위한 무선충전 기술에 열을 올리고 있다.

 

무선충전은 사물인터넷이 발달한 지금 꿈의 기술로 불린다. 전선 없이 기기가 작동하는 것에는 기술적 제약이 따르기 때문이다. 최근 마우스, 키보드 등 가전제품에 블루투스 등을 이용한 무선 제품이 등장하고 있다. 하지만 이러한 제품들은 자체 배터리를 통해 별도의 전원을 마련하고 있다. 스마트폰에 적용되고 있는 무선충전 기능 역시 공간적 제약을 수반하기 마련이다.


현재 대표적 무선 충전 기술은 스마트폰에 적용되고 있다. 지난 2012년 LG전자는 ‘옵티머스G’를 내놓으며 무선 충전 기술을 선보였다. 삼성전자 역시 ‘갤럭시 S3’를 기점으로 해 자기 유도 코일을 품은 별도 케이스를 통해 무선 충전을 선택 기능으로 제공했다.


무선 충전 기술의 방식은 크게 ‘자기 공진 방식’과 ‘자기 유도 방식’으로 나뉜다. 기본적 원리는 전력을 코일에 흘려 전기를 전송하는 것에서 시작한다. 둥그렇게 말아 놓은 코일에 강한 전류를 흘리면 자성이 생긴다. 이렇게 생긴 자성은 다른 코일을 가까이 대면 그쪽으로 전달되고, 이를 거꾸로 풀면 전류가 되는 원리다. 코일을 어떻게 만들고 자성을 어떻게 전달할 것인지가 두 무선 충전 기술의 차이점이다.


자기 공진 혹은 자기 공명으로 부르는 기술은 직접적으로 충전 매트와 접촉하지 않아도 전력을 전송할 수 있는 점이 특징이다. 자기 공명 방식은 기본적으로 코일을 통해서 전류가 전자기로 바뀌는 것까지는 자기 유도 방식과 비슷하지만, 이를 공진 주파수에 실어 멀리 보내는 점이 다르다. ‘멀리’라고 해봐야 사실은 1~2m 정도이지만, 적어도 기기가 직접 접촉하지 않고 주변에만 있으면 충전이 되는 것만으로도 상당히 편리하다. 예를 들어 사무실의 책상에 앉으면 모든 휴대기기가 동시에 충전이 된다거나, 침대에 누워서 게임을 해도 배터리가 안 떨어지는 그림을 떠올리면 된다.


하지만 상용화가 쉽지 않다. 전류가 전자기로 바뀌고 이를 다시 공진하는 과정에서 전력 손실이 큰 편이기 때문이다. 전력 손실은 에너지 낭비라는 측면도 있긴 하지만, 스마트폰을 충전할 때 쓰는 전기량은 그렇게 많지 않다. 이 때문에 업계의 관심은 에너지 효율성 문제보다는 충전 효율이 썩 좋지 않다는 점을 더 문제 삼는다.


공진되는 에너지가 인체에 영향을 끼칠 수 있다는 우려도 나온다. 말 그대로 강한 에너지를 가진 전자파가 공진돼 나오는 것인데 그 안에 있을 때 우리 몸이 어떻게 영향을 받는지는 중요한 문제다. 하지만 적어도 전선을 꽂지 않고 주변에 있는 것만으로 충전하거나 배터리 소모량을 줄여서 더 오래 쓸 수 있게 해준다는 점에선 여전히 매력적인 방식이다.

 

▲ 파워리퍼블릭는 아시아 최대 이동통신 박람회 MWC 상하이 2017에 참가해 무선충전기술의 저력을 세계에 선보였다.     © 브레이크뉴스

 

기술력 확보 주목


앞서 설명한 것처럼 자기공명방식은 일정 부분의 한계를 지니고 있다. 하지만 국내 중소기업인 ‘파워리퍼블릭’은 이러한 한계를 넘어서 편리성을 높일 수 있는 ‘자기공명방식’을 통해 무선충전의 혁신을 이뤄내고자 하고 있다.


안전성이 우려되는 가운데 파워리퍼블릭은 자기공명방식에 저주파를 활용해 안정성을 확보하고자 하고 있다. 이는 차세대 전력 변환 기술인 무선전력전송 기술 중 세계적으로 가장 진화된 기술로 인지되고 있다.


자기공명방식을 이용한 파워리퍼블릭은 자기유도 방식의 한계인 거리적 제한을 넘어서 수m 이내 거리에서의 에너지 전송을 실현하고 있다. 결국 일반 무선충전의 경우 기기와의 접촉이 필연적이지만 파워리퍼블릭의 기술은 활동에 제한이 일반 무선 충전에 비해 덜 한 것이다.


충전기 시장은 연평균 19% 이상 지속적인 성장을 나타내고 있다. 또한 향후 18년간 연간 420억 달러 시장이 예상되기도 한다. 특히 무선전력전송기술은 산업적 기대효과가 뛰어나다. 휴대폰, 의료산업 등의 타 산업과의 융합을 통한 신사업 유도가 가능하며 의료분야의 경우 생체 조직에 이식된 보조기기에 무선 전력을 공급함으로써 불필요한 수술절차를 최소화할 수 있을 것으로 전망된다.


또한 유선 충전기, 배터리 등의 사용이 불필요하기 때문에 이로 인한 자원낭비 방지와 생활 환경 개선이 가능해진다. 이와 더불어 멀티 충전 가능한 무선 충전기 표준화로 대기 전력을 절약할 수 있어 그린전력전송 방법으로 주목받는다. 추가적으로 대표적인 재생에너지인 태양광발전을 이용해 우주공간에서 발전을 진행, 무선전력전송 구현으로 그린에너지 혁명이 가능해 질 수 있다.


이러한 파워리퍼블릭의 무선전력전송 기술은 향후 다양한 분야에 적용이 가능할 것으로 예측되고 있다. 휴대기기, 가전제품부터 시작해, 운송, 로봇, 레저 등 산업 전반에 걸쳐 무한 활용이 가능하다는 설명이다.


파워리퍼블릭은 금속환경에서의 무선전력전송기술을 확보하여 자동차용 LED조명 전장제품에 비교적 쉽게 기술적용이 가능하다. 그 중 가장 경제성 있고 신속하게 시장 적용할 수 있는 차량 후미등(트렁크등 조합형)을 우선적으로 개발예정에 있다. 이는 자동차 생산 프로세스의 생산효율 증가와 원가절감을 가능하게 한다. 또한 기존 상품과 차별화하여 낮은 가격대로 일반 소비자에게도 접근 가능하다고 주장한다. 현재 전 세계 10대 자동차 생산업체의 최근 3년 평균 생산량이 8000만~1억대를 생산한다. 그 중 승용차, RV, SUV 부분의 30%만 무선전력기술 응용제품을 적용하면 최소 3~5조의 무선 전력 제품 시장이 형성 될 것으로 예상된다고 파워리퍼블릭 관계자는 전망한다.

 

▲ 조수호 파워리퍼블릭 상무     ©브레이크뉴스

파워리퍼블릭 조수호 상무는 “향후 제조업체에서 제조공정 단축으로 인한 인건비 및 생산시간 절감으로 전체적 생산원가 절감이 이루어지면 사업의 채산성을 검증하여 본 무선적력시스템기술 응용제품을 단계별 100% 적용 할 수 있을 것으로 확신한다”고 밝혔다. 또한 “그 외 차량 전력전송도 추가 개발할 것”이라고 덧붙였다.


파워리퍼블릭은 핸드폰 등 휴대용 모바일 무선충전기(차량용 포함) 기술에도 집중하고 있다. 전 세계 휴대폰 시장규모가 200조 이상인 만큼 자동차에 휴대폰무선충전기 기본부착이 가시화 될 경우 약 30조원의 대형 시장이 형성 될 것이라고 파워리퍼블릭은 예상한다. 파워리퍼블릭은 이미 2012년부터 2014년까지 현대·기아자동차 1차벤더인 (주)대동과 자동차용 무선충전기를 개발 및 인증을 완료했다. 현재 일반 휴대용 외장 무선충전 송·수신기 대모제품 개발도 완료했다. 또한 제품크기축소화와 성능향상을 위한 추가 개발도 진행 중이다.


현재까지 시장에 판매되고 있는 유도방식은 충전기와 단말기가 붙어야 충전이 가능하다는 점이 있다. 하지만 이보다 월등히 떨어져 있어도 충전이 가능한 공명(공진)방식의 무선 충전 수신기가 시장에 나온다면 현재보다 빠르고 큰 시장이 형성 될 것으로 확신한다고 파워리퍼블릭 관계자는 전망한다.


파워리퍼블릭은 현재 무선충전 1:1방식이 아닌 1:다수의 충전방식을 전동 칫솔·면도기 무선충전기에도 접목시켰다. 또 일본 오리온전기의 1차벤더인 CJ-TECH에 데모제품을 이미 납품했고 향후 전동칫솔 개당 6~7달러, 월 3~9만개 정도 납품협의가 진행 중이라고 밝혔다. 타사 면도기 제품까지 포함하면 약 500~1000억정도의 시장규모를 예상하고 있다.


또한 미용용 파우더와 클린져 무선충전기 사업에도 뛰어들었다. 아모레퍼시픽에 데모제품을 납품하여 현재 협의가 진행 중이다. 아모레퍼시픽의 1차 벤더인 썬트로닉스와의 협의 내용은 개당 7~8달러, 월 16만개정도 선으로 협의가 진행 중이다. 타사 제품 포함하면 약 300~500억 정도의 시장규모를 예상하고 있다.

 

무선충전의 활용


파워리퍼블릭은 결국 독보적 무선충전 기술을 활용해 산업 전반에 활용하고자 하고 있다. 그 중 가장 현실적인 기술적용 부분은 드론(Drone)이다. 세계적 쇼핑몰이자 물류기업인 ‘아마존’은 오래 전부터 ‘프라임 에어’라는 드론 택배 프로젝트를 진행하면서 상용화에 열을 올리고 있다. 이러한 추세에 발맞춰 국내에서도 드론 택배 실현을 위한 노력이 분주하다. 드론 시범사업자로 선정된 CJ대한통운이나 현대로지스틱스 같은 대형 물류기업들도 기술 개발에 나섰다. 하지만 드론택배의 상용화에 있어 가장 큰 걸림돌은 드론의 비행시간이다. 파워리퍼블릭은 드론택배의 최대 문제점인 체공 시간의 해법을 제시했다. 드론의 비행시간을 위해 운행과정에서 충전 스테이션을 만들어 무선 충전하는 방법을 제안한 것. 이 방법대로라면 드론의 체공시간 문제는 해결 될 것으로 보인다.


드론(Drone)기술을 활용한 시장의 규모는 2015년 기준 약 1억 3000만 달러, 한화로 1400억 원 규모이다. 시장 자체로만 봐선 매력적이라고 하긴 힘들지만 드론 관련 사업이 2015년이 원년이 돼, 향후 10년 간 90조 원 이상으로 확대될 것으로 전문가들은 전망하니 그 가능성은 무궁무진한 시장이라고 볼 수 있다. 실제로 ‘이베이’의 2014년 3월부터 2015년 1월까지 자사에서 판매된 드론은 총 1660만 달러, 12만 7000대가 팔린 것으로 발표한 바 있다.


무궁무진한 드론 시장의 핵심 쟁점은 역시 드론의 체공시간과 중량이다. 가벼운 중량으로 멀리까지 갈 수 있어야 단순한 장난감에서 택배사업, 방범사업 그리고 국책사업까지 포괄적으로 이용될 수 있다.


파워리퍼블릭은 무인주유소의 영감을 그대로 드론에 반영했다. 드론의 최대 채공거리 중간마다 ‘무인·무선·충전 스테이션’을 만들자는 것. 예를 들어 GOP경계 지역에 드론의 최대 채공시간의 80%해당하는 곳마다 스테이션을 만들면 굳이 충전하러 돌아올 필요 없이, 모든 경계지역을 드론을 통해 감시가 가능해진다. 파워리퍼블릭의 에너지 수신부는 소량화 되어 있어 드론에 부착하는 수신부도 500g이하로 제작이 가능하여 거의 모든 드론에 수신부를 부착할 수 있다.


WHEELET(휠렛) 역시 파워리퍼블릭의 핵심 산업이다. WHEELET(휠렛)은 본래 타이어에 있는 공기압센서, 노면센서 등 여러 센서들의 전력 공급을 위한 연구로 탄생된 아이템이다. 선 없이 타이어에 에너지를 보내는 연구 결과를 보여주는 제일 단순한 방법은 불. 메인전력선이 있는 휠 커버에는 전송부를 붙이고 타이어 휠에 수신부를 붙여 전기를 무선으로 전송하는 방식이다. 그러나 협력사의 ‘안전제일’의 모토 앞에 무산되었다가 현재는 파워리퍼블릭이 생산 판매하고 있다.


휠렛의 무선에너지 전송은 자동차 후미등 쪽에 영역을 넓혔다. 후미등은 트렁크를 개폐했을 시 하단부와 상단부로 나뉘는데 상단부 후미등에 연결하는 전력선을 ‘하네스 선’이라고 한다. 거의 모든 자동차 조립 공정을 로봇으로 자동화되어있는 21세기에도 배선작업은 사람이 직접 한다. 어렵고 복잡하기 때문이다. 이에 파워리퍼블릭은 하단부 후미등 전력을 무선으로 상단부로 전송하는 방법을 선택했다. 파워리퍼블릭의 무선에너지 전송으로 ‘하네스 선’은 이제 역사의 유물이 될지도 모른다.


아이부터 성인남자들도 고객층을 확보한 ‘레고’와 ‘반다이 건담’에도 파워리퍼블릭의 기술이 접목되고 있다. 불빛이 없는 장난감 시장에 불빛을 가져다 줄 것이라는 포부. 물론 예전부터 소형배터리를 이용해 불빛을 장난감과 접목시킨 아이템은 있었다. 하지만 배터리를 교체하기 위해선 장난감을 분해해야한다는 점, 주기적으로 바꿔주어야 한다는 점 등 에로사항이 많았다. 그러나 파워리퍼블릭은 장난감을 전시할 바닥에 송신부를 만들고 레고블럭보다 작은 수신칩을 장난감에 부착시켜 언제든지 ON/OFF가 가능한 조명을 레고와 반다이건담에 접목시켰다. 세계 조립 장난감 시장은 연매출 40~50조 정도로 파워리퍼블릭의 ‘조명 장난감’ 공략에 관심이 주목 되고 있다.


LED조명의 에너지효율이 좋다는 것은 이제 상식이다. 그러나 LED등을 달거나 교체하기 위해서는 일반인이 아닌 전기작업자 즉 전기관련업자를 불러야한다. 일반인이 작업하기엔 위험하고 난해하기 때문이다. 그러나 파워리퍼블릭은 이 개념을 없애버리려 하고 있다. 무선LED조명을 개발한 것. 수신부가 달린 LED조명만 있으면 자신이 원하는 어느 곳에나 에너지효율이 좋은 LED조명을 장착할 수 있다는 것이 파워리퍼블릭의 설명이다. LED조명뿐만이 아니라 수신부만 장착하면 모든 전열기구의 위치를 자신이 원하는 대로 할 수 있다.


사무실이든 집이든 책상위치를 옮기게 되면 가장 골치 아픈 점은 바로 선이다. 통신을 위한  공유기·케이블 선부터 온갖 전선들로 책상뒤편은 난장판이다. 이를 해결하기 위해 파워리퍼블릭이 ‘파워테이블’을 제작했다. 테이블전체를 전력을 송신하는 송신판으로 제작, 테이블위에 전자기기들에 전력을 무선으로 공급하는 것이 그 쟁점이다. 컴퓨터 본체, 모니터, 키보드, 마우스 등의 컴퓨터 기기들부터 탁상등까지 모든 전자기기에 적용시킬 수 있다. 현재 무선마우스·무선키보드라는 선없는 기기들이 있지만 이들 기기 안에 건전지를 수시로 교체해 줘야한다. 그러나 파워리퍼블릭의 수신부를 부착하면 소모품교체라는 불편함도 사라진다. ‘파워테이블’에 전기를 공급하는 메인전선하나만 있으면 그 외 전선들은 사라진다. 기술이 더 발전하면 ‘파워테이블’조차 무선공급이 될 수도 있다.

 

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