- 스웨덴 팀, ’인덕션’ 유도 충전식 고효율화 기술에 성공
- 탈탄소 이행기 단축시켜줄 대체 연료 방식 제안

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전기차 건전지 부문의 충전 기술이 획기적 약진 덕분으로 근 시일내에 전기 구동 페리선(船)과 육지 차량을 무선으로 충전할 수 있게 될 전망이다.

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파리기후변화협정에 따른 2030년과 2050년 단계적 탈탄소 전략에 따른 목표치 달성 이행의 일환으로써 대기 공해를 유발하는 디젤 연료 구동식 선박의 운행 철수를 앞당기는 등
유럽 내 교통 체제의 에너지 이행 노력에 기여할 것으로 기대된다.

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Photo: Muhammed Dinç=Pexels

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최근 스웨덴 제2의 도시인 예테보리(Göteborg) 소재 찰메르스 기술 대학(Chalmers University of Technology) 전력공학부의 한 연구팀은
전기 구동식 차량이나 단거리 내륙운항용 페리선 탑재 전지를 유도 충전(inductive charging) 전력 이동 방식으로 무선 충전할 수 있는 시스템을 항구나 페리선 정박소에 곧 투입∙설치할 것이라고 발표했다.

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이번 도시형 전기 버스나 선박용 고성능 무선 재충전 기술 개발에 성공한 찰메르스 기술 대학 연구진에 따르면,
버스 휴차 중 또는 페리선의 탑승객 승하차 시 틈을 이용해 하루 1회 30~40분 충전으로 종일 운행 영업을 할 수 있다.

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충전은 거치대에 설비된 완전 자동화 시스템으로 별도의 인간이나 로봇의 일손 없이 작동 가능하고,
날씨나 비바람 등 외부 기후 변화와 상관없이 한 번 생성된 태양열 전력은 18년 동안 거의 무방전 저장된다.

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무선 ‘유도 충전’ 방식이란?

 

‘유도 충전’은 오늘날 일반 소비자들에게 ‘무선 충전’으로 널리 알려져 있는 배터리 충전 방식이다.

애플 디바이스용 벨킨의 무선 충전 스테이션. Courtesy: Apple.com/Belkin

 

예컨대, 전동 칫솔이나 스마트폰 및 스마트 워치 등 소형 디바이스를 전자기 유도된 거치대에 붙이면 전기가 통하며 충전되는 원리다.
기기의 단자와 전원 사이 충전 어댑터가 연결된 케이블을 기기에 꼽지 않기 때문에 무선이라 불린다.

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유도 충전 방식은 전류가 일체의 접촉이나 전도체의 매개 없이 대기와 수중 그리고 기타 비금속성 소재 간 짧은 거리에서 전달되는 원리를 활용한다.

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최근 각 가정 주방에서 인기리에 설치되는 인덕션 렌인지는 금속성 생코일로 고주파 전류를 발생시켜 조리용기 바닥과 전지 사이 생성되는 저항을 열로 전환시켜 가열시키는 전자기유도 원리를 응용한 것이다.

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현대인들의 욕실용 위생 가전으로 자리 잡은 전동 칫솔도 일체의 물리적 접촉 없이 충전대 코일 속 자기장 변동과 전동 칫솔 속 코일 사이 충돌로 발생하는 전류를 저장해 배터리를 충전시키는 원리를 응용한다.

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가전→산업용, 무선 유도 충전 방식 잠재적 활용도 넓어

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이번 스웨덴 연구진이 개발한 고성능 자기장 고주파 작동이 가능한 이른바 SiC 부품은 최근 급약진한 소재 기술의 산물이다.

실리콘 카바이드 소재 반도체 기반 DC 500킬로와트 직류송전(DC transfer)고효율 98%을 자랑하는 획기적 고성능 ‘무선’ 유도 충전 기술은 충전 시간을 감축시키는 등 기존 실리콘 소재 기반 부품의 단점을 개선했다.
Source: Chalmers University of Technology

 

기존의 가전용 및 전기차용 무선 충전 시스템은 인덕션 렌지 수준인 20 킬로헤르츠 대 주파에 불과했으나,
연구진은 굵기 70~100 마이크론(사람의 머리카락 굵기와 유사) 일명 ‘리츠 와이어’로 불리는 밧줄형 구리 전선 코일을 도입해 방전 효과를 높였다.

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이 고주파∙고효율 신기술 구리 전선은 지난 한두 해 전부터 시중 상용화됐으며, 조만간 도심 운행용 전기 버스나 전기 페리 유람선 외에도 급속히 무인 자동화 추세에 있는 제조업, 광산채굴, 농업 부문에서
대체 기기 무선 충전 방식으로 응용될 것으로 전망된다.

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그러나 기존 유선 충전 방식을 완전히 대체해 나가기까지 아직 더 많은 연구와 시일이 소요될 것이라고 연구진은 덧붙인다.

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소비자용 전기차 배터리는 아직도 잦은 충전과 긴 충전 시간을 요한다는 기술적 단점이 있으나,
탈탄소 시대 이행기를 단축시킬 수 있는 에너지 대안이 될 수 있다는 점에서 에너지 연구학계가 주목하고 있다.

 

출처 : 녹색결제신문(http://www.greened.kr/news/articleView.html?idxno=301715)