ETRI 연구진이 듀얼사이드 무선충전 시스템의 로봇 충전을 시연하는 모습

무선충전 기술이 스마트폰, 전기자동차, 로봇 등 다양한 분야에 적용되고 있으나, 현재는 하나의 송신기로 하나의 수신기를 충전하는 1:1 충전 방식이었기에 기술 활성화에 걸림돌이 되던 문제를 국내 연구진이 해결했다. 

한국전자통신연구원(ETRI)은 수신코일 크기와 동일한 하나의 송신 코일을 이용해 송신 코일의 양방향에서 동시에 무선충전이 가능한 「듀얼사이드 로봇 무선충전」 기술을 세계 최초로 개발에 성공했다고 밝혔다. 

연구진이 개발한 듀얼사이드 로봇 무선충전 기술은 두 대의 로봇을 동시에 각각 50와트(W)의 전력으로 무선충전하여 1시간 내 로봇을 완충할 수 있는 수준이다.

그동안 두 개의 수신기를 동시에 충전하기 위해서는 수신기보다 큰 송신 코일을 이용해 자기장을 만드는 게 필요했다. 

하지만, 이는 무선충전을 위한 공간적, 경제적 제약이 되어왔다.

연구진이 개발한 듀얼사이드 로봇 무선충전 기술은 지면과 수직으로 배치된 지름 20cm 크기 동전 모양의 송신 코일의 양쪽 면을 모두 활용하여 두 대의 로봇을 동시에 무선충전하는 방식이다.

이로써 기존 1:1 무선충전 기술보다 시스템 가격을 대폭 절감할 수 있다.

연구진은 직경 20cm 크기의 코일을 이용해, 7cm의 전송 거리와 90% 이상의 높은 효율을 구현함으로써 세계 최고 수준의 전송 거리와 성능을 갖는 무선충전 시스템을 개발해 냈다고 설명했다. 

특히, 듀얼사이드 무선충전 시스템은 세계 최고의 성능을 가지면서도 국내 전자파 간섭 규격(KN 14-1)을 만족, 상용화에 더욱 근접했다는 평가다. 

아울러, 동양이엔피㈜, ㈜디에스시동탄 등 중소·중견기업과 협력하여 2025년까지 기술이전 및 스마트 팩토리에서의 실증을 진행키로 했다. 

이를 통해 무인운반로봇(AGV), 서비스 로봇과 같은 다양한 로봇 플랫폼에 적용 가능한 기술을 개발하여 본격적인 상용화를 추진할 계획이다.

향후, ETRI 연구진은 현재 2대의 로봇을 동시 충전 가능한 본 성과를 확장해, 하나의 송신기로 최대 6대의 서비스 로봇을 동시에 충전할 수 있는 군집 로봇 무선충전 시스템, 다양한 충전 환경에 대응할 수 있는 다중 전력 제어 기술도 개발하여 무선충전 시스템의 완성도를 제고할 계획이다.

ETRI 박승근 전파연구본부장은“미래 로봇 산업의 발전 및 무선충전 기술의 적용 가능성을 고려할 때 본 기술은 파급효과가 매우 큰 기술이다. 특히, AGV, 서비스 로봇 등 다양한 로봇에 적용이 가능해 무선충전 기술이 더욱 활성화될 수 있는 기반 기술로 본다”고 밝혔다.

ETRI 김성민 연구책임자는 “공간 효율화 및 비용 절감 등 무선충전 시장의 활성화를 위해 과기정통부의 ｢로봇향 3.3kW급 군집 무선충전 핵심기술 개발｣을 연구 중이며, 해당 기술은 스마트팩토리, 물류센터뿐만 아니라 사무실, 식당, 병원 등 다양한 곳에서 더욱 활발히 로봇을 이용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.”고 밝혔다.

ETRI는 2010년도부터 자기공명을 이용한 무선충전 기술 연구를 통해 2015년 1m급 2차원 전기자전거 무선충전 기술, 2016년 3차원 스마트폰 무선충전 기술 등을 개발해 왔으며, 2020년부터 킬로와트(kW)급 로봇 무선충전 기술을 개발하고 있다. 

심지현 기자  bodo@emoneynews.co.kr

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