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동부하이텍, 무선충전기술의 미래를 이끌다

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무선충전기술 선을 넘다 

최근 떠오르는 라이프 트렌드가 있다. 1970년대 초에도 유행했던 ‘심플 라이프’다. 당시 패션에 심플이 강조됐다면, 지금은 생활 자체에 심플함이 유행하고 있다. 대표적인 예가 사물인터넷이다. 사물인터넷이란 가전제품, 전자기기를 비롯해 집, 차 등 생활 전반에 걸쳐 사물간 네트워크로 정보를 공유하는 것을 말한다. 사물인터넷이 주는 단순함의 핵심은 ‘무선’에 있다. 블루투스, 근거리무선통신(NFC), 센서데이터, 네트워크 등이 그것이다. 선만 있으면 충전, 이동이 가능했던 작업들도 이제는 모두 무선으로 처리되고 있다. 에너지가 전기로, 전기가 통신과 배터리로, 끝없이 새로운 기술을 만들고 있다.

 

 

 

 

ALL

에너지를 만드는 세상의 모든 에너지
에너지는 능력이다. 에너지는 다양하다. 운동하는 물체가 가지고 있는 운동에너지, 물체가 위치에 따라 가지는 위치에너지, 태양 등의 발광체가 갖는 빛에너지, 전자의 이동으로 생성되는 전기에너지, 물체의 온도나 상태를 변화시키는 열에너지 등이 그것이다. 에너지의 종류가 바뀌는 것도 있다. 풍력발전기는 바람으로 전기에너지를 생산하고, 전기다리미는 전기에너지를 열에너지로 바꾼다. 태양의 빛에너지로 전기에너지를 생산하는 태양전지도 마찬가지다. 쉽게 말해 세상 모든 것이 ‘에너지’이다.  

 

 

 

배터리

자체 전류를 생산하는 최초의 기구

배터리는 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 기구이다. 배터리의 탄생은 1796년 이탈리아의 알레산드로 볼타가 개발한 '볼타 전지'에서 비롯됐다. 이 전지는 아연판을 묽은 황산에 담근 뒤 도선으로 두 금속을 연결하는 방식으로 만들어졌다. 이는 서로 다른 두 개의 금속을 접촉시키면 죽은 개구리 다리에 경련이 일어난다는 사실을 발견한 갈바니의 연구에 기반을 둔 것이다. 이후 많은 발명가들이 보다 효율적인 배터리를 만들기 위해 다른 금속과 전해질을 조합했다. 1880년대에는 고체 전해질이 사용되고 내용물이 덮개로 씌워지면서 건전지(乾電池)라는 이름이 붙여졌다. 

 

 

 

 

  

충전지

전압을 회복해 사용하는 2차 전지

최초의 충전지는 프랑스 물리학자 가스통 플랜티가 개발했다. 음극에 황산을 넣고 양극은 납 코일로 만든 납축전지였다. 하지만 이 전지는 크기가 커서 소형 기기에는 사용이 불가능했다. 이를 개량해 만든 충전지가 니켈 카드뮴, 니켈 수소, 리튬 이온, 리튬 폴리머 배터리 등이다. ‘니켈 카드뮴 배터리’는 가정에서 사용하는 무선전화기 배터리로 완전 방전 후 충전해야 효과적이다. ‘니켈 수소 배터리’는 니켈 카드뮴 배터리의 환경오염 문제를 해결하기 위해 개발됐다. 또한 높은 용량을 오랫동안 사용할 수 있어 전기자동차의 배터리로 사용된다. ‘리튬 이온 배터리’는 90년대 초 소니사가 최초로 상용화했다. 무게가 가볍고 밀도가 커 모바일 기기에 적합하다. 하지만 고온 환경에서는 폭발, 발화 등의 위험이 있고 수명이 2~3년으로 제한적인 단점이 있다. 리튬 이온 배터리의 단점을 보완한 것이 ‘리튬 폴리머 배터리’다. 이 배터리는 액체 대신 폴리머 형태의 전해질을 사용해 폭발로부터 안전한 것은 물론, 다양한 형상으로 만들 수 있다는 장점이 있다. 단, 가격이 높고 저온환경에서는 성능이 떨어진다.  

 

 


 

변화

하나에서 둘, 둘에서 무선

배터리 충전 방식은 크게 세 가지 패턴으로 나뉜다. 일체형, 분리형, 무선형이 그것이다. 일체형 충전 방식은 가정에서 사용하는 전동칫솔이나 무선전화기, 애플 아이폰, LG 옵티머스G 같은 스마트폰이 이에 해당한다. 제품 내부로 먼지 유입이 적고 디자인이 깔끔한 반면, 배터리를 갈아 끼울 수 없어 장시간 외출 시 보조 배터리나 충전기를 준비해야 한다는 단점이 있다.
또한 배터리 자체 수명이 다 되면 AS센터에서 교체하거나, 직접 분해해서 배터리를 교체해야 하는 불편함이 있다. 일체형과 분리형 배터리의 차이는 단순하다. 모두 같은 배터리이지만 휴대용 배터리를 가지고 다니느냐, 충전용 USB를 들고 다니느냐의 차이일 뿐이다. 한편, 스마트폰과 전기자동차가 상용화된 뒤에는 태양열 충전방식도 심심치 않게 등장하고 있다. 
 

 

 

 

 

 

 

 

Freedom

선을 넘으면 자유가 있다
무선충전기는 케이블을 연결하지 않고 충전하는 기기다. 충전방식은 자기유도방식과 자기공명방식 두 가지가 있는데, 가장 많이 사용되는 것은 자기유도방식이다. 두 원리에는 각각 장단점이 있다. 자기유도방식은 강한 전자파가 발생하지 않아 안전하지만, 코일간의 거리가 짧아 반드시 접촉을 해야만 충전이 가능하다. 인체에 해가 없는 특성으로 의료 장비나 전기면도기 등에 사용된다. 자기공명방식은 공진 주파수를 이용해 일치하는 주파수에 자기를 전달하기 때문에 코일간의 거리가 가깝지 않아도 충전이 가능하다. 충전기 근처에 있는 사람들은 휴대폰을 꺼내지 않고서도 충전이 가능하고 여러 기기를 원거리에서도 충전할 수 있다는 장점이 있다. 반면 전력손실이 많아 효율이 떨어지며, 인체에 미치는 영향도 무시할 수 없다. 무선충전의 표준 기술은 WPC(Wireless Power Consortium), PMA(Power Matters Alliance), A4WP(Alliance for Wireless Power) 세 가지가 있다. 이중 WPC와 PMA는 자기유도방식, A4WP는 자기공명방식에 속한다.  

 

 

상상

무선충전기술의 미래

미국 스타벅스는 일부 매장의 테이블에 무선충전기를 내장해, 고객이 커피를 마시면서 스마트폰을 충전할 수 있는 서비스를 제공하고 있다. 스웨덴 가구업체 이케아는 가구에 무선충전시스템을 채워 나갈 계획을 밝혔다. 무선충전용 패드가 장착된 침실용 테이블과 조명, 책상 등을 선보일 예정이며, 기존 가구들도 무선충전이 가능하도록 무선충전 키트를 판매할 예정이다. 이는 스마트폰이나 태블릿 PC의 충전기를 잃어버렸을 때 발생하는 불편을 해소할 수 있을 전망이다. 자동차 분야에서도 무선충전기술이 활발히 사용될 예정이다. 자동차 무선충전기술이 상용화되면 공간의 제약이 사라지는 한편, 한꺼번에 여러 대의 자동차를 동시에 충전할 수 있는 길도 열려 전기차 확산에 기여할 수 있다는 것이 전문가들의 관측이다. 의료분야 역시 전망이 밝다. 인공심장 박동기 같은 의료 장치들의 가장 큰 단점은 제한된 배터리 용량 때문에 거동이 제한된다는 점인데, 무선충전기술의 발전은 이런 문제를 단번에 해결한다. 무선충전기술은 곧 전 산업 분야에서 메가트렌드로 자리 잡을 것으로 보인다.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

동부하이텍 ‘무선충전 칩’ 양산

 

 

동부하이텍은 IDT사에 ‘무선충전 칩’을 양산·공급함으로써 무선 충전 시장에서 경쟁 우위를 선점했다. IDT는 미국 무선충전 칩 시장에서 텍사스인스트루먼트(TI)에 이어 부동의 2위 자리를 지키고 있는 미국의 아날로그 반도체 회사다. 특히 IDT에 공급하는 '무선충전 칩'이 LG전자 스마트폰 G4에 탑재됨으로써 향후 동부하이텍의 신규 성장동력으로 부각되고 있다. 동부하이텍은 IDT가 설계한 고부가가치의 무선충전 칩을 파운드리(위탁생산)하고 있는데, G4가 출시 전부터 글로벌 고객사들에 큰 관심을 얻으면서 향후 무선충전 칩 생산물량도 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 동부하이텍은 무선충전칩 외에도 CCTV 센서 등 제품 다변화를 통해 미국, 대만, 중국 등에서 5~6개의 글로벌 신규 고객사를 확보한 것으로 알려졌다. 공급처의 다변화를 발판 삼아 눈부신 성장을 이뤄나갈 동부하이텍의 미래가 기대된다.  

 

 

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