[CCTV뉴스=이나리 기자] 사물인터넷(IoT)은 사람과 컴퓨터를 비롯해 모든 종류의 ‘사물’을 인터넷으로 연결하고, 디바이스 간에도 연결시킨다. 예로, 산업 제조설비나 대규모 인프라 프로젝트에서는 더 많은 장소에 더 많은 센서(엑추에이터)를 연결함으로써 효율과 안전성을 높이고, 새로운 비즈니스 모델을 개발할 수 있다. 이와 같이 데이터 교환이 늘어나는 것을 ‘인더스트리 4.0’이라고 한다.

전통적인 공장 환경에서는 다양한 타입의 센서들을 선을 사용해서 전원으로 연결했다. 하지만 설비 내 모든 곳에 케이블을 설치하는 것은 작업이 까다롭고 비용도 많이 든다. 그러나 이제는 산업용 무선 센서를 설치하고 소형 배터리를 사용할 수 있게 됐다. 심지어 빛, 진동, 온도 등의 원천으로 에너지를 생성해 작동하는 것이 가능해졌다. 더불어 재충전이 가능한 배터리와 다중의 주변 에너지 소스를 조합해서 장기간 사용할 수도 있다.

진동 에너지 하베스팅이나 실내 또는 착용 가능 광전지셀 같은 첨단 규격형 에너지 하베스팅(EH) 기술은 통상적인 동작 조건으로 수 밀리와트 대의 전력을 생산할 수 있다. 이런 전력 수준은 제한적이라고 생각될 수 있으나, 무선센서 노드 같은 하베스팅 장치를 다년간 작동한다면 에너지 제공 면에서나 단위 에너지당 비용 면에서 장기 수명의 일차전지와 거의 맞먹을 수 있다.

일차전지는 최대 10년까지 수명이 가능한 것으로 알려졌으나, 소모되는 전력 수준과 그 빈도에 따라서 크게 달라질 수 있다. EH 기술을 사용한 시스템은 극심하게 고갈된 후에도 재충전을 할 수 있다. 반면, 이것은 일차전지를 사용하는 시스템에서는 할 수 없다.

그러나 대부분의 구현은 주변 에너지 소스를 일차적인 전원 소스로 사용하면서 동시에 일차전지로 보완하고자 할 것이다. 즉, 주변 에너지 소스를 사용할 수 없게 됐을 때, 일차전지로 전환할 수 있다는 것을 뜻한다. 이는 ‘배터리 수명 확장기’로 볼 수 있기 때문에 리튬 염화 티오닐 소재의 배터리가 통상적으로 약 12년간 작동하는 것에 근접할 만큼 긴 작동수명을 구현한다. 또 일부 재충전 가능한 배터리는 근원적인 안전성 문제 때문에 선을 사용해서 충전할 수 없고, 무선전원 전송 기법을 사용해서 충전해야 한다.

많은 애플리케이션에서는 충전 용도로 커넥터 사용이 어렵거나 불가능할 수 있다. 예를 들어, 어떤 제품은 민감한 전자 장치들을 혹독한 환경으로부터 보호하기 위해서 밀봉 인클로저를 필요로 한다. 또 어떤 제품은 단지 크기가 너무 작아서 커넥터를 포함시킬 수 없거나, 배터리로 작동되는 애플리케이션은 무브먼트 장치나 회전 장치를 포함하기 때문에 선을 사용한 충전이 불가능할 수 있다.

이런 경우에 커넥터를 제거하고 무선으로 충전할 수 있는 솔루션이 필요할 것이다. 무선충전 솔루션은 커넥터를 사용할 수 없는 애플리케이션에서 유용성, 신뢰성, 견고성을 높일 수 있다.

◇ 무선 전원 전송(Wireless power transmission)