유니스트, 주행 중 무선으로 충전하는 로봇·전기차 개발

왼쪽부터 변영재 교수, 서석태 박사, 조현경, 김정호 연구원 (사진: UNIST)

전기차가 무선으로 전력을 공급받아 충전소에서 따로 충전을 하지 않아도 운행이 가능한 기술이 개발됐다.

전기차의 단점인 긴충전 시간과 짧은 주행거리를 극복한 것인데 UNIST 전기전자공학과 변영재 교수팀이 이동 중인 차량에 끊김이 없이 전력을 공급하는 ‘무선 전력 공급 트랙’을 개발해 충전 없이 운행을 가능하게 했다.

전선으로 구성된 트랙이 넓고 강한 자기장을 형성해 고가 자석인 강자성체 없이도 앞뒤 좌우 유연한 차량 주행이 가능하다.

전자파 발생기에 전류를 흐르게 하면 원형 자기장이 생긴다. 여러 전선으로 자기장의 범위가 넓어지면서 전력이 효율적으로 전달된다. 전기차는 이 넓은 자기장이 형성한 전력 공급 트랙 위에서 유연하게 주행할 수 있다.

전력 공급 트랙과 전력 수신기의 구조를 최적화하는 알고리즘도 개발해 전기차 전력 전달 효율을 최대 90%까지 끌어올렸다.

기존 기술은 강자성체를 사용해 효율을 높이려 했으나, 높은 가격과 약한 내구성 문제로 실제 적용이 어려웠다.

무선 전력 공급 기술이 실생활에 적용될 수 있도록, 연구팀은 전기전자공학자협회(IEEE) 및 국제비전리복사보호위원회(ICNIRP) 표준 인증 등 인체 안전성 검증도 마쳤다.

이 기술은 자동차뿐만 아니라 로봇에도 적용돼 노동력을 대체할 대안이 될 것으로 기대된다.

전력 공급 트랙 위의 로봇이 배터리 없이 운행할 수 있게 해 로봇을 기반으로 한 산업의 자동화와 완전히 무인화 된 스마트 공장이 가능해 미래에 예상되는 노동력 부족 문제를 해결할 수 있는 핵심 기술로도 기대가 크다.

변영재 교수는 “전기차를 비롯한 운송수단은 평행 방향뿐 아니라 수직 방향으로도 유연하게 주행해야 하는데, 기존 다이내믹 무선 충전 기술은 이를 실현하지 못했다”고 설명했다.

조현경 제1저자는 “이 기술이 전기차에 적용되면 긴 충전 시간과 짧은 주행거리 문제를 해결할 수 있다”며, “배터리 양을 줄이면 리튬 등 자원 채취로 인한 공해도 줄일 수 있어 천연자원의 지속 가능한 사용도 가능하다”고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 Applied Energy에 8월 12일 온라인 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부 정보통신기획평가원(IITP)과 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 수행됐다.

울산=송희숙 기자 bitmul1@viva100.com