[지식의 창] 충전기의 ‘선’을 없앤 ‘무선 충전’은 어떤 원리로 충전될까

시선뉴스=박대명 Pro l

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스마트폰 이전의 휴대전화를 사용해 본 사람들이라면, 과거 전자기기의 배터리를 충전하기 위해서 직접 충전 선을 꼽거나, 충전된 건전지나 배터리 등을 교체했던 기억이 있을 겁니다. 
하지만 지금은 ‘무선 충전 기술’의 등장으로 충전 선을 챙기거나 배터리를 챙길 일이 없어졌는데요. 심미적 아름다움까지 선사하는 무선충전. 오늘 파헤쳐 볼 이야기는 바로 ‘무선 충전 기술’입니다.

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기본적으로 ‘충전’은 전기를 사용하는 기기에 전류를 흘려보내 에너지를 축적하는 것입니다. 마찬가지로 무선 충전도 전류를 흘려보내 기기에 에너지를 축적하는 방식입니다.

다만, 무선 충전 기술은 코일에 전류를 흘려서 자기장을 만드는 데서 시작합니다. 동그랗게 말아 놓은 코일에 강한 전류를 흘리면 자기장이 생기는데, 이렇게 생긴 자기장은 다른 코일을 가까이 대면 그쪽으로 전달되고 그 자기장이 다시 전기로 변환되며 충전되는 겁니다.

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이러한 무선 충전 기술은 코일을 어떻게 만들고 자성을 어떻게 전달할 것인지에 따라 두 가지 방식으로 나뉩니다. 바로 ‘자기 유도 방식’과 ‘자기 공명 방식’입니다.

‘자기 유도 방식’은 우리가 현재 일상에서 흔하게 접할 수 있는 방식으로 근거리 충전 기술입니다. 무선충전기의 코일에 전류를 흘려보내 강한 자기장을 만들어 낸 뒤 스마트폰에 내장된 코일을 가까이 가져가 자기장을 유도하고 스마트폰 내부에서 이를 전기로 변화시켜 충전합니다. 다만 이 방식은 기기와 충전 패드가 가까이 붙어있어야 합니다. 전기를 손실 없이 전달할 수 있는 거리가 상대적으로 짧기 때문이죠. 그래도 자기 유도 방식은 구현이 쉽고 전자파로 주변에 끼치는 영향도 거의 없어 현재 가장 널리 쓰이고 있습니다.

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‘자기 공명 방식’은 직접적으로 충전 패드와 접촉하지 않아도 전력을 전송할 수 있습니다. ‘자기 유도 방식’처럼 코일을 통해 전류로 자기장을 유도하는 것까지는 비슷하지만, 이를 공진 주파수에 실어 멀리 보내는 점이 다릅니다. 멀리라고 해 봤자 1m 남짓이지만, 적어도 기기를 직접 접촉하지 않아도 충전이 되는 것이기에 상당히 편리하다는 장점이 있습니다.

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하지만 ‘자기 공명 방식’은 여러 이유로 현재는 상용화되어 있지 않습니다. 먼저 전류가 전자기로 바뀌고 이를 다시 공진하는 과정에서 전력 손실이 커 효율적이지 못하기 때문입니다.

또 공진되는 에너지가 인체에 영향을 끼칠 수 있다는 우려도 큰 이유입니다. 말 그대로 강한 에너지를 가진 전자파가 발생하는데 그 안에 있을 때 우리 신체가 어떻게 영향받는지 고려해야 하기 때문이죠.
 

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무선 충전 기술은 앞으로도 개선되어야 할 점이 많습니다. 그럼에도 여러 장점이 있기에 많은 분야나 기기에서 활용되고 있습니다. 인류에게 편리함을 제공하지만, 그에 따른 부작용이나 제도, 규제 등 다방면으로 노력하고 해결해야 할 것으로 보입니다. 기술의 발전, 10년 후에는 어떤 충전 기술이 나오게 될지 벌써부터 기대가 됩니다.