24 개요 o 주방용무선전력전송가전기기표준개발 : 자기유도방식을통하여전기 에너지를전자기파로변환하여무선으로전달하는기술을적용한주방용 가전기기에대한표준개발. ( 그림 ) 중전력주방가전용무선전력전송기기응용예시도 o ( 자기유도방식 ) 코일에유기되는자기장을이용하여 RF 에너지전송. - De-facto 표준인 WPC에서정한주파수 110~205 khz (Non-ISM 대역 ) 를이용하여충전과 out-of-band 양방향통신을수행. - 현재까지개발된제품 ( 휴대폰충전 ) 은무선설비규칙상미약전계강도기준을만족하고있어별도의주파수분배나기술기준개정없이이용가능. ( 그림 ) 자기유도방식중전력주방가전용무선전력전송시스템구성도 - 1 -
o 자기유도방식중전력주방가전용무선전력전송기기세부사항 구분 세부사항 송신전력 10~2.4kW 인버터효율 90% 역률 95% 시스템효율 90%@2cm 시스템개념 인버터구조 통신프로토콜 동작조건 100W 에서 2.4kW 까지다양하게무선전력전송 코일형태 ( 이중코일구조 ) - 2 -
o 무선충전주방가전기기기술및필요성 - 주방가전기기에적용되는중전력무선충전의경우, 몇몇기업체및연구소에서데모시연을보여준바있으나, 실제제품으로적용할수있는레벨의기술개발은진행되지못한상황. - 저전력무선충전과비교하여높아진전력레벨로인해, 기존시스템에서사용한 In-band 통신방식을적용하기어렵고, Out-of-band 통신방식을채택하는경우에도기기간혼선을방지해야하는과제가있음. - 기존저전력무선충전기술과는차별화되는중전력무선충전기술개발을기본으로, 나아가전자기유도라는동일원리를이용한 IH/ 무선충전기술을융합하여, 실제제품레벨의기술을개발. - 중전력무선충전의경우, 국내외적으로기술개발및표준화단체의활동이시작단계로, 국내업체의기술개발및표준활동참여가시급한상황. 현황 o 기술및산업현황 - ( 국외 ) 무선전력전송기술 Pike Research 의 2011년도시장보고서에따르면, 현재의 5W급무선전력전송기술이 2016년이후에는가전기기, 산업용기기, 전기차등의고전력응용분야로확대될것으로전망. 중전력무선충전기술의경우, WPC 내의 Kitchen Working Group 등국내외적으로기술개발및표준화단체의활동이시작되었으며, LG전자, Philips, Haier 등다양한국내외업체가참여하여논의중이며, 관련 IH(Induction Heater) 기술을이용한인덕션쿠커제품이출시되고있음. ( 그림 ) 필립스인덕션쿠커 Haier 은 CES2012 에서콘텐츠전달에 Wireless Home Digital Interface(WHDI) 기술을이용하고전력전송은자기공진방식을이용한 55인치 3D TV를시연하였고, 수신코일은 TV아래쪽에, 송신코일은스탠드아래에위치하고전력전달거리는약 8인치로발표. - 3 -
( 그림 ) Haier 의무선전력전송 TV 친환경자동차시장에서플러그인하이브리드, 배터리전기자동차의영향력이급속히확대되고있으며, 이를기바능로 3.3kW 급무선전력전송기기가활발히개발중이고, 현재 3.3kW급무선충전장치가북미시장에출시. Evatran 은전기자동차충전을위한 Plugless Power 기술을개발하였으며, 2012년부터 Clemsom University, Google, Hertz Rent a Car, State of Virginia, Duke Energy 등여러기관이참여하는전기자동차무선충전기술의실증테스트인 Apollo Launch Program 을진행. 2013 년하반기보쉬오토모티스서비스를통해에프터마켓대응전기차용무선충전시스템 (3.3kW급) 을북미시장에출시. Witiricity 는 MIT의자기공명기술을기반으로설립된무선전력전송업체로서 3.3kW급표준모델과소형화모델을개발하였고, 90% 효율로 15cm~20cm 전력전달이가능. (a) (b) ( 그림 ) (a) 표준송, 수신모듈적용시스템, (b) 소형화수신모듈적용시스템 - 4 -
Qualcomm Halo는 2012년부터영국런던에서 Wireless Electric Vehicle Charging(WEVC) 기술의실증실험을시작하였으며, 3kW, 7kW, 18kW 이상의다양한출력의시스템을개발중이고 85% 이상의효울 (Grid to Battery) 로전력전달가능함. - 주방가전관련 국내 LG전자와, 국외로는 Philips, Haier가큰관심을보여무선전력전송주방가전기기를개발중에있음. WPC에서위에세기업을주축으로 Kitchen Working Group을신설하여무선전력전송주방가전제품개발과표준화를추진중에있음. - ( 국내 ) 무선전력전송기술 무선전력전송기술은 자기유도 와 자기공진 방식으로구분되며, 현재는휴대전화무선충전기등저전력제품을중심으로상용화가진행중. WPC 에서자기유도기술기반의 5W급표준을제정하였으며, 이표준을바탕으로 LG전자를비롯한다양한회사에서모바일폰용무선충전제품을시장에출시. 국립전파연구원은새로운무선충전기술을위한무선전력전송기준을마련하기위해 전파응용설비의기술기준 을개정하여자기공진방식무선충전기가상용화될수있는토대를마련했으며, 기존이용무선설비와의간섭영향을고려, 6.78MHz대역의자기공진방식무선충전기의불요발사전계강도허용기준을마련. 자기공진방식의무선전력전송기술은한국전기연구원, ETRI 와 LG전자, LS전선, 삼성전자등에서개발을진행하고있으며, LG전자와삼성전자는자기공진방식국제표준인 A4WP의표준논의에참여중임. 동원 OLEV는전송전력 100kW, 전송거리 20cm 평균전송효율 75% 수준의온라인무선충전전기버스기술을보유하였으며, 2010년서울대공원 ( 코끼리열차 ) 에서최초상용운전을시작하였고 2014년부터구미시에왕복 24km 구간에운행예정. ( 그림 ) 구미에서운행중인온라인전기버스 - 5 -
- 주방가전관련 인덕션쿠커에대한디자인, 안전성, 손질및보관의편리함등의이유로수요가매년증가하고있는추세. 국내밥솥시장의 40% 를점유하고있는쿠첸은인덕션방식과하이라이트방식을결합하여사용자의필요에따라열원을선택할수있는제품을출시하였으며, 렌탈서비스를적용하여제품보급에노력. LG전자주관으로 14. 4월부터 자기유도기반중전력무선전력전송 IH 융합기술개발 국책과제수행중 (2015년에개발완료예정 ), 개발과함께무선전력전송주방가전기기에대한표준화추진중. o 표준화현황 - ( 국외 ) WPC, A4WP, PMA와같은단체가표준을주도하고있음. - 일본과중국은 WPC 표준을받아들이고있으나, 자국산업체보호를위해독자표준, 해외업체에대한규제강화등의정책추진. - (ITU-R SG1) 12년무선전력전송주파수, 기술기준에대한연구과제를채택하고, 13년부터관련권고서작성중. - 14.6월 ITU-R SG1( 전파관리 ) 국제회의에우리나라무선전력전송주파수, 규제체계주도권확보를위한무선전력전송휴대폰신규권고초안기고하였으나영국등의반대로무산됨. - 각국도주파수, 규제체계등표준선점을위한기고가예상됨에따라적극대응예정임. - (IEC TC100) 우리나라 (KETI) 제안으로무선전력전송표준화를점담하는 IEC TC100 산하 TA 15 설립 ( 간사국 : 한국 ) 하고, 13.6월무선전력전송멀티디바이스관리에관한연구과제채택 추진예정임. - 12.6 월 TTA 표준으로제정된 다수기기무선전력전송을위한관리인터페이스 표준을 IEC 국제표준안으로논의예정임. - (AWG) 12 년우리나라 (RAPA) 제안으로아태무선통신그룹산하무선전력전송전담반을신설하고, 아태지역이용현황을조사중임. - 13.3 월회의에서국내무선전력전송기술개발, 주파수, 규제체계등현황을기고하고, 이를포함하여기술보고서작업을진행중임. - 13.3 월 WPC에서 Kitchen Work Group 이신설되어 LG전자, Philips, Haier을주축으로무선전력전송주방가전에대한기술과표준화를진행중에있음. - ( 국내 ) TTA 표준화위원회 (PG909) 는 WPC 모바일참조표준등 11건의표준 / 기술보고서를제정함. - 6 -
- TTA 표준은 IEC 국제표준화반영추진중이며, ITU-R SG1, GSC, AWG에제공하여국제적으로참조되고있음. - 13년국제 de facto(wpc, A4WP) 에가입하지않은국내중소업체를위해사업자단체표준을 TTA PG909에서 WPC, A4WP 참조표준개발. - 국내표준화는온라인전기자동차가독자적으로진행중에있으며, 모바일의경우에는 WPC와 A4WP의표준을준용하는실정임. - 생활가전분야는우리나라가앞서고있으므로, 이분야에대한규제완화를통한세계시장선점이필요한실정임. No. 표준번호표준명 / 내용제정일비고무선전력전송용초음파수신소자의효율평가방법 TTAK.KO 1 - 무선전력전송소자로활용되는초음파수신소자의음향수신에너지와 -10.0632 12-21 전기적출력에너지의측정조건및측정 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TTAK.KO -10.0590 TTAK.KO -10.0571 TTAE.KO -06.0303 TTAE.KO -06.0304.0112.0113.0107.0109.0108 TTAE.OT -06.0053 TTAE.OT -06.0056 [ 표 ] 무선전력전송관련 TTA 표준 / 기술보고서제정현황 공진형무선전력전송시스템제어절차 - 국제표준및단체규격등과호환가능하도록공진형무선전력전송시스템관리및다중기기구동관련시스템제어정의자기공진형무선전력전송시스템을위한수신부기능요소지침 - 무선전력송수신에사용되는수신부의기능요소정의무선전력전송을위한 in-band 통신물리계층및매체접근제어계층프로토콜 - 무선충전시스템의 in-band 무선통신에대한네트워크구성요소, 네트워크의동작및상태개요, 매체접근제어프레임형식과기능, 물리계층프로토콜과에어인터페이스정의다수기기무선전력전송을위한관리인터페이스 - 다수기기무선전력전송을위해필요한기능정의및해당기능을수행하기위해무선전력전송을구성하는전력송신기와전력수신기간의교환되는정보교환을위한프로토콜모바일무선충전시스템의평가방법 ( 기술보고서 ) - 무선충전시스템평가고려사항, 충전기와충전대상및시스템전반이갖춰야할요구사항에대한평가방법기술모바일기기용무선전력전송효율측정기준점정의 ( 기술보고서 ) - 모바일기기용무선전력전송시스템에사용되는구성품에대한기본블록과블록간의전송효율정의무선충전시스템에대한사용자조사및서비스시나리오 ( 기술보고서 ) - 무선충전시스템에대한사용자조사와서비스시나리오에대한분석결과를제공모바일무선충전시스템의요구사항 ( 기술보고서 ) - 충전기와충전대상물, 그리고무선충전시스템전반이갖춰야할요구사항기술무선충전시스템의개발을위한사용사례분석 ( 기술보고서 ) - 무선충전시스템의사용사례기술 WPC 무선전력전송시스템명세제1권 : 저전력제1부 : 인터페이스정의 1.1.2판 - WPC Technical Specification v1.1.2 참조표준 A4WP 무선전력전송시스템규격 1.2판 - A4WP Wireless Power Transfer SystemBaseline System Specification(BSS)Version 1.2 참조 10-09 06-12 06-12 06-12 05-23 05-23 2011-12-01 2011-12-01 2011-12-01 2013-12-18 2014-07-02 PG 909-7 -
주요이슈및대응방안 o ( 주요이슈 ) - 중전력주방가전용무선전력전송 ISM기기고주파출력산출방법표준개발. 전파법에따라고주파출력이 50W 초과되어허가받는 ISM기기에대해서는 고주파출력산출및측정방법 규정을적용하여허가검사업무를수행하고있으나, 무선전력전송 ISM기기의구조및이용형태가기존의 ISM기기와달라새로운적용방법마련필요. - 중전력생활가전용무선전력전송기기의표준개발필요. 세계적으로개발경쟁이가속화되고있는, 주방가전용무선전력전송기기에대한기술개발및표준개발이필요함. 중전력무선전력전송송신코일표준개발. ( 그림 ) 중전력송신코일프로토타입구조도 - 전자파장해방지를위한측정표준개발필요. 10W 이상무선전력전송기기에대한전자파장해방지를위한측정표준을개발. - 무선전력전송기기를이용한부가서비스표준개발필요. 무선전력전송기술은제품화뿐만아니라, 사물인터넷등과연계하여다양한비즈니스모델창출을위한표준을개발. - 8 -
o ( 대응방안 ) - 우리나라가세계최초로시도하고있는 IH 인덕션쿠커와무선전력전송융합기기의표준화를 WPC, A4WP에적극추진하여표준특허를세계선도할수있도록추진함. - 9 -