[짧은지식] 스마트폰 무선충전기, 원리에 대해 알아보자

무선 충전기로 스마트폰을 충전하는 것은 생각 이상으로 편리하다. 써 본 사람은 그 편리함을 알 수 있다. 
무선충전 방식에는 자기 유도 방식과 자기 공명 방식이 있으며, 대체로 자기 유도 방식이 많이 쓰이는데, 자기 공명 방식은 아직 인체에 미치는 안정성이 검증되지 않아 자기 유도 방식이 많이 쓰이고 있다.

 

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두 가지 무선 충전 방식에 대해 좀 더 자세히 알아보자.

 

1. 자기 유도 방식

시판되고 있는 대부분의 무선충전기는 자기 유도 방식으로 작동한다.
무선충전패드에 충전할 휴대폰을 접촉하여 충전을 시작한다.
무선충전패드무선충전 패드 안의 코일(송신 코일)에 전류를 흘려보내면 자기장이 형성된다. 무선충전 패드에 형성된 자기장은 충전할 휴대폰 안에 내장된 코일에 전기를 유도한다.

출처: https://www.belkin.com, 무선 충전의 작동 원리는 무엇일까요? 

장점: 이 방식은 90% 이상의 전력 전송 효율을 자랑한다. 고속 무선충전을 사용할 경우 충전에 소요되는 시간이 유선 충전과 크게 차이 나지 않는다. 자기 유도 방식은 전자파 발생이 거의 없기 때문에 인체에 미치는 영향이 없다. 이러한 강력한 장점으로 인해서 대부분의 스마트폰에는 자기 유도 방식이 적용된 무선충전 코일이 포함되어 있다.

단점: 무선충전패드에 기기를 접촉한 상태로 사용하여야 한다. 무선충전기와 휴대폰 간의 위치가 잘 맞지 않거나 거리가 멀어지면(최대 4cm) 충전 속도가 느려지거나 충전이 되지 않는다. 또한 무선충전 패드 역시 콘센트에 선을 연결하여 전원을 공급받아야 하므로, 완전한 무선 충전은 아니다. (무선충전인데 왜 선이 존재하느냐라는 의문을 가진 사람들이 꽤 많다. 이들이 생각하는 무선충전은 자기 공명 방식의 무선충전이다. 아래 항목을 확인하자.)

 

참고로 자기 유도 방식의 무선충전을 위해서는 송신 코일과 수신 코일이 있으면 된다. 무선 충전을 지원하는 스마트폰은 기기 내부에 수신 코일이 포함되어 있다. 무선충전을 지원하지 않는 구 모델들의 경우에도 무선충전용 수신 코일을 연결하면 무선충전이 가능해진다. 네이버 쇼핑에 "무선 수신 패드"라고 치면 오픈마켓에서 판매 중인 다양한 제품들을 확인할 수 있다.

 

 

2. 자기 공명 방식

 

자기 공명 방식(자기 공진 방식)은 충전 패드에서 특정한 주파수를 생성하여, 이 주파수와 동일한 공진 주파수를 가지는 코일(휴대폰에 포함된)에 자기장을 유도하여 에너지를 전달한다. 이 방식의 장점은 먼 거리에서도 높은 효율로 충전 할 수 있다는 것이다.

장점: 자기 유도 방식의 경우 충전패드와 휴대폰이 떨어져 있는 경우에는 충전이 되지 않는다. 하지만 자기 공명 방식은 1M 이내에서 약 90% 충전 효율을 가진다고 한다. 자기 공명 방식은 또 한 가지 장점이 더 있는데, 바로 충전기와 충전기기 간의 1:N 대응으로 충전이 가능하다는 것이다. 충전 패드에서 내보내는 주파수와 동일한 기기들은 모두 충전이 가능하다. 이로써 한 번에 여러 개의 기기를 충전할 수 있다.
이러한 장점을 살려 자기 공명 방식을 이용해서 가전 제품을 충전하거나, 전기차를 충전하는 방안을 연구하고 있다.

단점: 주파수를 만들어내기 때문에 주변 전자기기의 전파 간섭이 일어날 수 있다. 또한 일정 거리(1M)가 넘어가면 충전 효율이 급락한다. 가장 큰 단점으로는 충전 패드에서 나오는 전자파가 인체에 미칠 영향에 대한 검증이 끝나지 않았다는 것이다.

 

이상 무선충전 원리에 대해 알아보았습니다.