무선전력전송기술및관련반도체 IC 최신동향 김은지 * 주유상 ** 조한진 *** 100여년전니콜라테슬라에의해처음소개되었던 RF기반무선전력전송기술이최근모바일기기의무선충전을시작으로해서전기차, 가전, 로봇, IoT기기등으로빠르게확산되며, 본격적인개화기로접어들고있다. 무선전력전송이란전자기기의마지막전선으로불리는전원의유선을제거할수있는최첨단기술로경제적, 산업적측면에서큰파급효과를불러일으킬것으로예측되는차세대유망기술중하나이다. 이에본고에서는최신무선전력전송기술및이를기반으로한반도체 IC의최신동향을분석하여국내무선전력전송기반반도체산업발전을위한시사점을제공하고자한다. 목 차 I. 서론 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 무선전력전송개요 Ⅲ. 무선전력전송기술및시장동향 Ⅳ. 무선전력전송용반도체 IC 최신동향 Ⅴ. 결론 * ETRI 서울 SW-SoC 융합 R&BD 센터 / 기술원 ** ETRI 서울 SW-SoC 융합 R&BD 센터 / 책임연구원 *** ETRI 서울 SW-SoC 융합 R&BD 센터 / 센터장 1893 년니콜라테슬라의 RF 기반무선전력전송실험이성공적으로마무리된이후, 약 100 여년동안주목받지못했던무선전력전송기술이최근모바일기기의무선충전을시작으로본격적인개화기로접어들고있다. 특히, 2015 년은무선충전시대의원년으로불릴만큼, 지난 4 월스마트폰최초로자체무선충전솔루션을내장한삼성갤럭시 S6, S6 엣지가출시되었고, 무선충전기능이탑재된테이블, 램프등의신개념가구가등장했을뿐아니라, 무선충전서비스를제공하는공공장소 ( 스타벅스, 맥도널드, 공항등 ) 도빠르게확산되고있다 [1],[2]. 시장조사기관인 IHS 에의하면, 정보통신기술진흥센터 1
주간기술동향 2015. 7. 29. ( 단위 : 10 억달러 ) ( 단위 : %) ( 단위 : %) 16 250 100 14 12 200 80 10 150 60 8 6 100 40 4 50 20 2 0 2014 2016 2018 2020 2012 0 2014 0 2012 2014 2016 2018 2020 Transmitters Receivers Overall y-o-y growth(%) 모바일 정보가전 산업용 인프라 자동차 World market for wireless power(revenue) World power Market s Share(by applications) < 자료 >: IHS 2015, 참고문헌 [3] 자료재구성 ( 그림 1) 무선전력전송시장전망 2015 년무선전력전송시장규모는전년대비 200% 이상성장한약 17 억달러로추정되 며, 특히무선충전용수신기의경우 2014 년 5,500 만대에서 2024 년 20 억대까지약 4,000% 이상급증할것으로예측하였다 (( 그림 1) 참조 ). 이에본고에서는전자기기의완 벽한코드리스 (cordless) 구현을위한마지막기술로불리는무선전력전송기술및시장 동향을살펴보고, 최신무선전력전송용반도체 IC 동향을분석하여국내무선전력전송기 반반도체산업의발전을위한시사점을제공하고자한다. II. 무선전력전송개요 무선전력전송은전자기기에필요한전기에너지를전선없이제공하는기술로 < 표 1> 과같이코일기반전자기유도방식과안테나기반 RF 에너지송출방식, 그리고최근에는에너지하베스팅 1) 방식까지활용되고있다. 또한응용분야는소비전력량기준으로소출력, 중출력, 고출력분야로나뉘며, 무선전력전송기술의특성을고려할경우, ( 그림 2) 와같은응용지도로표현가능하다. 이중현재시장을주도하고있는기술은자기유도방식의모바일기기무선충전용제품이나, 수년내에가전, 로봇등의중전력급수요가확대되고, 자기공진및근거리 RF 송출기술이빠르게성장할것으로전망된다 [3],[9]-[11]. 1) 에너지하베스팅 : 열, 진동, 전파에너지등주변에버려지거나사용하지않는에너지를수확하여사용가능한전기에너지로변환하는차세대에너지기술. 의도적에너지생산이없다는점에서타기술과구별됨 2 www.iitp.kr
< 1> 무선전 <표 전력전송 기술 비교 분석 구분 코 코일기반 기술 안테나기반 반 기술 에너지 하베스팅 팅 자기유도방식 자기공진방식 RF 에너지 송출방식 동작원리 1,2 차 코일 간의 의 전자기 유도현상 상 동일 주파수 주 송수신 코일 간 자기공진현상 자 안테나를 이용 용한 전자파 에너지의 직접 접 전달주1) 주 주변 환경에너지를 수 수집하여 사용 가능 가 한 전기에너지로 로 변환주2) 전송전력 수 W~수 kw 수 W~수 W kw 근거리: 수 W 이하 원거리: 수 kw 이상 수백 uw 이하 하 기술 성숙도 성숙 개 중 개발 개발 중 개발 중 도달거리 근접형 (수 mm~수 cm)) 중 중거리 (수 수 m) 근거리: 수십 십 m 이하 원거리: 수 km 이상 중거리 (수 m) 표준화 단체 WPC, PMA A A4WP ITU-R SG1 N/A - 근거리: 모바 바일기기, IoT 장비, 스마트센서 스 - 원거리: 우주 주 태양광 발전위성 등 무 무선센서 네트워크 크, 착용형 의료기기 기, R RFID, 웨어러블기 기 기등 - 효율: 30% 이하 - 주파수대역: 수십 MHz ~수 GHz 충 가능 - 다수 동시 충전 - 인체 유해성 성: 유해 - 주파수, 거리 리에 따라 전송 특성이 이 달라짐 - 에너지원에 따른 른 수득 전력 양 (1cm3 당) (R RF) 100~200uW W (빛 빛) 10uW~15m mw (진 진동) 1~200uW W (온 온도차)10uW~1m mw 개념도 적용 분야 특징 주요업체 휴대폰,, 노트북, 전기자 자동차 모바일기기,, 가전, 로봇, IoT T 기기 등 상 - 효율: 70% 이상 - 주파수대역: 125kHz, 13.56MHz - 대전력 전송 유리 유 무 - 인체 유해성: 무해 - 효율: 50 0~70% - 주파수대 대역: 10MHz 이하 - 다수 동시 동 충전 및 근거리 전송 유리 해성: 거의 무해 - 인체 유해 (해 해외) Fulton, TI,, Powermatt, Duracell (국 국내) LS 전선, 와이즈 파워, 한림포스텍 (해외) Wittricity, 도요타, Qua alcomm, Intel (국내) ET TRI, KETI, 디아 아이디, 맵스 (해외) Powerrcast, Ossia, Energous, E Humavo ox N/A 주 1) [대표사례] po owercast 사: 3W(@ @915MHz)용 송신 신기로 수십m 거리 리까지 uw 급 전력전 전송. Ossia 사: Cotta 기술보유, 3m 떨어 떨 진 iphone 충전 충 성공(@2.4GHzz), 추가 안테나 없이 기존 WiFi, 블루 루투스 안테나와 비콘 비 기술을 통한 3 30 feet 이내 무선충 충전 기술 개발(201 15 년 4 월) Energo ous 사: WattupTM 기술보유 -5m 거리 리에서 10W 전송[10] 주 2) [대표사례] 도쿄대학: 도 TV 송전탑 탑으로부터 6.5Km 떨어진 곳에서, 평균 균 500uW 이상의 전력을 얻는데 성공 공[11] <자 자료>: 참고문헌 [4 4]-[9] 자료 재구성 성 및 보완 술진흥센터 정보통신기술 3
주간기술동향 2015. 7. 29. < 표 2> 소비전력에따른응용분야및시장현황 구분소출력무선전송중출력무선전송고출력무선전송 출력범위 10W 이하 50W~2.4kW 3.3kW 이상 표준화현황 응용분야 현황분석 주요업체 WPC, PMA, A4WP 등업체주도민간단체를중심으로표준화작업이활발히진행중 스마트폰, 노트북등의모바일기기무선충전 현재자기유도방식인 WPC Qi 규격중심으로시장이형성되어있으나, 수년내자기공진, RF 방식으로확장될전망 ( 해외 ) Powermat, Palm Pre, WiPower, Evatran ( 국내 ) LG, 삼성, 동양이앤피, 한솔, ETRI, KETI < 자료 >: 참고문헌 [3], [5], [8], [14] 자료재구성및보완 2013 년 3 월 WPC 내 kitchen 워킹그룹발촉, 가전용무선충전표준화진행중 가전, 서비스로봇, 전기자전거, 보행보조로봇등 일반인의생활과가장밀접하여큰파급효과가예상되나, 현재까지기술개발은미흡 ( 해외 ) 중국 Haier 사 ( 국내 ) LS 전선, ETRI, KETI 독일, 영국등에서전기차무선충전기술개발및무선충전인터페이스표준화추진중 전기자동차, 항공기등 전기자동차의보급확대로전기차무선충전시스템상용화가활발히추진중 ( 해외 ) WiTricity, Qualcomm- Halo, Bombardier ( 국내 ) KAIST < 자료 >: 참고문헌 [3], [9]~[11] 자료재구성및보완 ( 그림 2) 무선전력전송기술및전송거리에따른응용분야 III. 무선전력전송기술및시장동향 1. 기술동향 현재무선전력전송은스마트폰충전을위한자기유도형소전력 (5W 급 ) 기술중심으로 활성화되어있다. 하지만수년내에가전, 로봇등의중전력 (50W 이상 ) 수요급증이예상 4 www.iitp.kr
< 표 3> 국가별무선전력전송기술동향 국가 한국 미국 유럽 일본 기술동향 - 정부 : 에너지신시장창출을위한무선전력송수신기개발계획발표 (2014 년 ) - ETRI: 자기공진기술기반 40W 급 LED 전광판및데스크탑컴퓨터구동기술개발 (2011 년 ) - KETI: 대용량가전제품에응용가능한자기에너지빔포밍기반고출력 (1kW) 기술개발 (2013 년 ) - 한국광기술원 : 고출력레이저기반무선전력전송시스템개발 (40W 급레이저전력전송성공. 향후무인항공기, 해저탐사용로봇의중장거리전력전송에응용가능, `15 년현재개발진행중 ) - 디아이디 : 자기공진기반차량용무선충전기술개발 ( 출력전력 : 10W, 멀티충전가능, A4WP 인증 ) - KAIST: 동원 OLEV 와 2013 년자기유도방식의온라인전기버스개발및시험운행 (2014 년 ), 다이폴코일공진방식으로 5m 거리에서 209W 전력전송기술개발 ( 스마트폰 40 대동시충전, 2014 년 ) - 2007 년, MIT 에서원거리무선충전원천기술확보 - 인텔, Qualcomm-halo, Witricity 등을중심으로가전, 전기차응용기술개발중 - Dell 사, 45W 급자기유도식무선전력전송노트북패드개발 - Fulton(Armway 자회사 ), 파워매트 (P&A 자회사 ) 등을중심으로 WPC, PMA 표준기술주도 - 무선전력전송인프라구축을통한서비스산업육성추진 ( 델타항공, 스타벅스등공공장소에서전자기기의무선충전이가능하도록시범사업추진중 ) - 전기차무선충전기술중심으로기업과정부의공동개발 - ( 독일 ) CE4A(Consumer Electronics for Automotive) 에서자동차전자제어유닛 (ECU) 과휴대단말기사이의무선충전인터페이스표준개발 - ( 영국 ) 퀄컴의무선전기자동차충전 (WEVC) 기술이최초시도됨 (2011 년 ) - ( 스웨덴 ) 스카니아 ( 상용차전문회사 ), 무선충전버스개발중 (2016 년상용화예정 ) - 정부주도하에자동차, 가전위주의개발에집중 * 2010 년총무성에서자기공진방식실용화를위한가이드라인책정 * 2012 년국토교통성에서무선충전기능탑재차량기술기준마련 - 도요타는 2014 년 Witricity 와제휴하여 3.3kW 급자기공진방식의전기차용충전기술개발 - 정부지원을중심으로무선전력전송기술개발및산업화추진중 - ( 중국 ) 하이얼사 : 자기공진형무선충전가전개발중. 2015 년하반기, 인텔과의파트너쉽을통한중화권자기공진방식 (A4WP) 의무선충전인프라 ( 공항및커피숍등 ) 구축예정 - ( 대만 ) 무선충전경전철시스템개발 (2017 년완공예정으로, 정차시충전으로 1.4Km 왕복가능 ) < 자료 >: 참고문헌 [3], [5], [8], [14] 자료재구성및보완 되어관련표준화정립이추진 (WPC kitchen WG, 2013) 중이며, 전기자동차무선충전기 술의상용화역시빠르게진행되고있다. 또한 IoT 센서, 웨어러블장치, 착용형의료기기 등에필요한극소전력용에너지하베스팅제품이 2) 차세대유망기술로떠오르며, 활발한 연구가진행중에있다. 끝으로주요국가별무선전력전송기술동향은 < 표 3> 과같다. 2. 시장동향 현재글로벌무선전력전송시장은미국을중심으로모바일기기무선충전제품에집중 되어있으며, 향후전기차, 가전, 로봇, 착용형의료기기등다양한영역으로확대될전망 2) 에너지하베스팅제품 : 현재태양열및주변 RF 신호 (AM, FM, 4G 등의전파 ) 를수확하는제품이개발중에있으나, 아직초기단계임. 관련반도체 IC 의경우, Linear Technology 사의 CTC3330( 최대출력전류 : 50mA), Maxim 사의 MAX17710( 최대출력전류 : 1uA~100mA), TI 사의 BA25504( 출력전류 : 1uA~200mA) 등상용제품이출시된상황 정보통신기술진흥센터 5
주간기술동향 2015. 7. 29. < 자료 >: 참고문헌 [12] ~[13] 자료재구성및보완 ( 그림 3) 무선전력전송기술표준화현황이다. 이러한상황을반영하듯기술규격, 전파운용, 시험및인증, 전자파안정성평가등다양한표준화작업이진행중이며 (( 그림 3) 참조 ), ( 그림 4) 와같은시장가치사슬이형성되어있다. 하지만 2015 년 1 월합의된 A4WP 와 PMA 통합에따른단일표준제정이추진중에있어앞으로적지않은시장변화가예측된다. < 자료 >: 참고문헌 [3], [5], [8], [14] 자료재구성및보완 ( 그림 4) 무선전력전송시장 Value Chain 6 www.iitp.kr
IV. 무선전력전송용반도체 IC 최신동향 자기유도방식 (Qi) 의소전력제품이현시장을주도함에따라, 무선전력전송용반도체 IC 역시 15W 이하제품위주로활성화되어있다 (( 그림 5) 참조 ). 또한, 최근에는무선전력전송기술의단일표준화가지연됨에따라, 멀티표준 (WPC, PMA, A4WP) 을지원하는제품이증가세에있고, MCU, DSP 등이내장된고성능솔루션출시도급증하고있다. 대표반도체업체로는 TI, IDT, 도시바, NXP, freescale, 미디어텍등이있으며, 최신제품동향은 < 표 4>, < 표 5> 에정리한다. 끝으로업체별최신기술동향은다음과같다. < 자료 >: 참고문헌 [15]~[18] 참조 < 표 4> 업체별대표무선전력송신 (Tx) 반도체 IC 비교 구분 제품명 출력 (max) ( 그림 5) 유무선충전기시장동향 IC 효율성 사이즈 (mm) 송신코일주 1) 지원표준특징 TI Bq500215 10W 84% 9.0*9.0 A29 WPC1.1-5W 호환가능 Toshiba TB6865AFG 5*2W N/A N/A A11, A12, A14 WPC1.1 - ARM Cortex M3 내장 IDT P9240 15W 80% 5*5 N/A WPC-0.9 - ARM Cortex M0 내장 NXP NCQ1TXA5 5W N/A 5*5 A5, A11 WPC1.1.2 - DSP 내장 - NFC 기술지원 freescale MWCT1111 15W 75% N/A A13, B5 WPC - On-chip 변조기능지원 주 1) 송신코일 : 무선으로전력을송신할때사용되는코일로, 코일종류에따라입력전압이달라짐 (A1, A10 Type: Vin=19V, A5, A11 Type: Vin=5V, A6 Type: Vin=12V 등 ) < 자료 >: TI, Toshiba, IDT, NXP, freescale 제품데이터시트요약 정보통신기술진흥센터 7
주간기술동향 2015. 7. 29. < 표 5> 업체별대표무선전력수신 (Rx) 반도체 IC 비교 구분 제품명 출력 (max) IC 효율성 사이즈 (mm) 지원표준 TI Bq51025 10W 84% 3.6*2.89 WPC1.1 Toshiba TC7765WBG 10W 95% 2.4*3.67 WPC1.1 IDT P9025 6.6W 83% 3.1*2.9 WPC1.1.2 NXP NX2A4WP 6.5W N/A 3.56*3.41 A4WP freescale MWPR1516 15W N/A 3.1*3.0 WPC1.1 A4WP, Mediatek MT3188 5W N/A N/A WPC,PMA < 자료 >: TI, Toshiba, IDT, NXP, freescale, mediatek 제품데이터시트요약 특징 - I2C 지원 - adjustable Output voltage(4.5~10v) - I2C 지원 - adjustable Output voltage (7,8,9,12V) - I2C 지원 - 과열, 과전류, 과전압보호기능 - 12bit ADC, I2C, GPIO 지원 - 과열, 과전류, 과전압보호기능 - ARM Cortex M0+ 내장 - Flash, SRAM 지원 - I2C, UART 지원 - 모든표준지원 (A4WP BBS1.2, WPC1.1.2, PMA1.0) 1. TI TI(Texas Instruments) 는모바일, 웨어러블, 오토모티브등주요응용분야에대한다양한제품포트폴리오를갖춘최대무선전력전송용반도체업체중하나로, 업계최초 WPC Qi 인증을획득하였다. 또한 2015 년초, 상용최초로 WPC1.1 기반 10W 용송수신솔루션을출시하였고, 삼성갤럭시 S6 에자사솔루션을탑재하는성과를달성하기도했다. 현재자기공진형기술확보및차세대웨어러블제품과중전력 (10~30W) 급반도체 IC 개발을추진중에있으며, TI 사의대표송 / 수신용반도체 IC 는 < 표 6> 과같다 [16]. Power AC to DC Drivers Rectification Voltage Conditioning Load Communication ler V/I Sense Tx ler < 자료 >: TI(Texas Instruments) 홈페이지 ler Rx ler ( 그림 6) TI 사무선충전솔루션블럭도 8 www.iitp.kr
< 표 6> TI 대표송신 / 수신용무선전력전송반도체 IC 송신용 수신용 제품명특징제품명특징 bq500215 bq500414q bq500412 bq500212a - 지원코일 : A29(Vin=12V) - 최대출력 : 10W(WPC1.1 지원 ) - 디지털변조기능내장 - 지원코일 : A6(Vin=12V) - 최대출력 : 5W(WPC1.1 지원 ) - Free positioning & I2C 지원 - Automotive 용 - 지원코일 : A6(Vin=12V) - 최대출력 : 5W(WPC1.1 지원 ) - Free positioning 지원 - 지원코일 : A5, A11(Vin=5V) - 최대출력 : 5W(WPC1.1 지원 ) - USB 또는 5V 어댑터사용가능 - 지원코일 : A1, A10 (Vin=19V) bq500210 - 최대출력 : 5W(WPC1.0.1 지원 ) - 디지털변조기능내장 < 자료 >: TI 무선전력전송제품데이터시트요약 bq51025 bq51021 bq51221 bq51003 bq51051b - WPC1.1 지원 - 최대출력 : 10W - 송신패드감지기능 - WPC1.1 지원 - 최대출력 : 5W - I2C 지원 - WPC1.1, PMA 다중표준지원 - 최대출력 : 5W - I2C 지원 - WPC1.1 지원 - 최대출력 : 2.5W( 웨어러블용 ) - 과열보호기능 (Shutdown) - WPC1.1 지원 - 최대출력 : 5W - 4.35V Li-Lon Charger 포함 2. IDT IDT 는 TI 와함께대표되는무선전력전송용반도체업체중하나로, 세계최초로 WPC 표준과 PMA 표준을동시에지원하는단일칩을출시하였다. 또한자기공진에대한독자기술을바탕으로퀄컴의 WiPower TM 제품에자사솔루션을공급하였고, 현재인텔과의 High Eff. Synchronous Half Bridge Inverter Modulation/ Demodulation High Eff. Synchronous Full Bridge Inverter Modulation/ Demodulation 2 Way Secure Authentication OTP, UVLO OVP, OCP Status & Power Good Indicator GPIO I2C < 자료 >: IDT 홈페이지 Embedded Micro ler RAM ROM Tx 블록도 Thermal Loop FOD Foreign Object Detection Proprietary Back Channel Communication High Eff. Buck Converter ADC Clock 2 Ways Secure Authentication OTP, UVLO OVP, OCP Status & Power Good Indicator USB/Adaptor GPIO I2C Embedded Micro ler RAM ROM Rx 블록도 Thermal Loop Multi Layer Foreign Object Detection Proprietary Back Channel Communication High Eff. Buck Converter ADC Clock ( 그림 7) IDT 사무선충전솔루션블럭도 정보통신기술진흥센터 9
주간기술동향 2015. 7. 29. 제휴를통해울트라북, 올인원 (AiO) PC, 랩탑등에서스마트폰무선충전이가능한솔루 션을개발중에있다. 또한 2015 년초출시된삼성갤럭시 S6 에지에자사제품을탑재 하기도하였다. IDT 사의대표송 / 수신용반도체 IC 는 < 표 7> 과같다 [17]. < 표 7> IDT 송신 / 수신용무선전력전송반도체 IC 송신용수신용제품명특징제품명특징 P9030 P9035 P9036B P9038 P9236 P9240 - 지원코일 : A1(Vin: 18~20V) - 최대출력 : 7.5W(WPC1.01 지원 ) - 2-way 보안인증지원 (64 비트 ) - 지원코일 : A5, A11(Vin: 4.75~5.25V) - 최대출력 : 7.5W(WPC1.01 지원 ) - 2-way 보안인증지원 (64 비트 ) - 과열, 과전류보호기능및 I2C 지원 - 지원코일 : A6(Vin: 11.5~12.5V) - 최대출력 : 7.5W(WPC1.1 지원 ) - 2-way 보안인증지원 (64 비트 ) - 과열보호기능및 I2C 지원 - 지원코일 : A5, A11(Vin: 4.5~6.9V) - 최대출력 : 8W(WPC1.1 지원 ) - 과열, 과전류, 과전압보호및 USB 지원 - 지원코일 : A6(Vin: 4~21V) - 최대출력 : 10W(WPC1.1.2 지원 ) - ARM M0 내장및 I2C, SPI, UART 지원 - 과열, 과전류보호기능 - 지원코일 : MP-A1, MP-A2(Vin: 4~21V) - 최대출력 : 15W(WPC0.9MP 지원 ) - ARM Cortex M0 내장및 I2C 지원 < 자료 >: IDT 무선전력전송제품데이터시트요약 P9022 P9023 P9026 P9025A C P9028 P9750 - WPC1.1 지원 ( 최대출력 : 5W) - 과열, 과전류, 과전압보호기능 - MCU & Firmware 지원 - WPC1.1, PMA R1 다중표준지원 - 최대출력 : 5W - 과열, 과전류, 과전압보호기능 - MCU & Firmware 지원 - WPC1.1 지원 - 최대출력 : 2W - 웨어러블용, I2C 지원및 JEITA 호환 - WPC1.1.2 지원 - 최대출력 : 6W - 과열, 과전류, 과전압보호및 I2C 지원 -WPC1.1, PMA R1 다중표준지원 - 최대출력 : 5W - 과열, 과전류, 과전압보호기능 - I2C 지원및 Ultra Compact -A4WP-MR 지원 3. NXP-freescale 네덜란드반도체전문기업 NXP 는자사의근거리무선통신기술 (NTAG) 이접목된무선충전용솔루션을내세워시장공략에나서고있다. 뿐만아니라, 2015 년 3 월에는강력한 MCU 기술을보유한프리스케일을인수하여향후무선충전시장의판도변화에큰영향을미칠것으로예상된다. freescale 은 2004 년모토로라반도체사업부에서분사한업체로, 2015 년초자사 MCU 기반의 15W 급 ( 현재상용화된제품중최대전송전력 ) 무선충전솔루션을최초로출시하였다. NXP 및 freescale 의대표송 / 수신용반도체 IC 는 < 표 8> 과같다 [18]. 10 www.iitp.kr
I 2 C Power Demod Device Detect Slope & Edge Voltage Sense FOD Output Stage Current Sense Mode Select DBG 32kHz Osc. 32kHz 12bit ADC GPIO CNC ACMP UART LCD ler FSKDT PGA I 2 C PIT Power NFC 32kHz Oscillator Smart Power System Temp UI System 16KB Flash 4KB SRAM Watchdog Timer FTM ARM Cortex M0+ Core RTC System Integration NXP Tx 블록도 freescale Rx 블록도 < 자료 >: NXP, freescale 홈페이지 ( 그림 8) NXP-freescale 사무선충전솔루션블럭도 < 표 8> NXP-freescale 대표송신 / 수신용무선전력전송반도체 IC 송신용 수신용 제품명특징제품명특징 NXQ1TXA5 (NXP) NXQ1TXA6 (NXP) - 지원코일 : A5, A11(Vin=5V) - 최대출력 : 5W(WPC1.1.2 지원 ) - 과열보호, CoolFlux DSP 내장 - 지원코일 : A1/A10(Vin=12V) - 멀티코일지원 (Freepositioning) - 최대출력 : 5W(WPC1.1.2 지원 ) - NFC 기술지원 NX2A4WP (NXP) - A4WP 표준지원 - 최대출력 : 6.5W - I2C, GPIO 지원 - 과열, 과전류, 과전압보호기능 - On-chip 디지털컨트롤러내장 MWCT1111 (freescale) - 지원코일 : A13/B5(Vin=12V) - 최대출력 : 15W(WPC1.1.2 지원 ) - SPI, UART, I2C 지원 - MCU 내장 MWPR1516 (freescale) - WPC-MPWG(Medium Power Working Group) 표준지원 ( 최대출력 : 15W) - I2C, UART 지원, - ARM Cortex M0+, ADC, PGA 내장 < 자료 >: NXP-freescale 무선전력전송제품데이터시트요약 V. 결론 최근무선전력전송기술이모바일기기의무선충전을시작으로전기차, 가전, 로봇, IoT 기기등에빠르게확산되며, 본격적인개화기로접어들고있다. 무선전력전송은전자기기의마지막전선으로불리는전원의유선을제거할수있는최첨단기술로, 경제적, 산업적측면에서큰파급효과를불러일으킬것으로예측되는바, 가치사슬내주도권확보를위한업체간경쟁이치열하다. 이는반도체 IC 업계에서도동일하나, 현재국내무선전력전 정보통신기술진흥센터 11
주간기술동향 2015. 7. 29. 송기반팹리스업체 ( 반도체설계기업 ) 는매우열악한상황으로, 지난해 A4WP 표준기반공진형 IC 개발에성공한맵스가유일하다. 반도체 IC 는모든전자기기의핵심기반부품으로, 향후국산무선전력전송제품의경쟁력강화를위해반드시확보되어야할기술이다. 특히, 수년내에공진형및 RF 방식의무선전력전송기술과 IoT 센서, 웨어러블장치, 생체의료용장비등배터리없는기기에제공될극소전력용에너지하베스팅기술이확산될것으로예상되며, 이에대한대책마련이시급하다. 기존학계, 출연연구소가보유한기술을사업화하기위한산 학 연협력체계구축과정부의지원정책을통해현재침체되어있는국내팹리스업계에활력을불어넣을수있는기회가창출되기를기대해본다. < 참고문헌 > [1] 2014 년연말무선전력전송동향리포트, 한국무선전력전송포럼, Dec. 2014. [2] ICT Brief, 2015-08, 정보통신기술진흥센터 (IITP) 산업분석팀, Mar. 2015. [3] 임현준, 박정옥 무선전력전송기술의최근현황및향후전망, KCA, 동향과전망 : 방송 통신 전파통권제 79 호, June 2014, p.78. [4] [ 理知논술 / 교과서로논술잡기 ] 과학영역, 동아일보, 2007. 11. 19. [5] 김성민외 4 명, 무선전력전송기술동향과발전방향, ETRI, 전자통신동향분석, 29 권 3 호 ( 통권147), Oct. 2014, pp.98-106. [6] Harry Ostaffe, RF-based Wireless Charging and Energy Harvesting Enables New Applications and improves Product Design, http://kr.mouser.com/applications/rf_energy_harvesting/ [7] 오인열외 2 명, 무선단말기지원 Energy Harvesting 기술, 정보통신기술진흥센터 (IITP), 주간기술동향통권 1398 호, 2009. 5. 27. [8] 안성덕, 무선전력전송기술개발동향, TTA Journal, Vol.138, 2011. 11. 12. [9] Stuart Robinson, Wireless Charging: Technology Comparisons and Standards Assessment, Strategy Analytics, Aug. 2014. [10] RF Energy Harvesting and wireless power for Low-Power applications, powercast 사기술자료, http://www.powercastco.com/pdf/powercast-overview.pdf [11] Rushi Vysa, A Battery-less, Energy Harvesting Device for Long Rage Scavenging of Wireless Power from Terrestrial TV Broadcast, IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2012. [12] 2014 에너지기술이노베이션로드맵 에너지혁신 ( 무선전력송수신 ), 한국에너지기술평가원, Dec. 2014. [13] 남옥우, 무선전력전송기술국제표준화동향, TTA Journal, Vol.153, 2014. 5. 6, pp.91-95. [14] 윤기권외 2 명, 무선전력전송기술동향및전망,Keit, PD 이슈리포트, Vol.14-6, 2014. 6, pp.81-101. [15] Toshiba 홈페이지, http://toshiba.semicon-storage.com/us/product/linear/power-upply/wireless-charger.html [16] TI 홈페이지, http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/wireless-power-receiver-solutionsoverview.page?dcmp=ppc_google_ti&k_clickid=636965c9-04c5-6888-52bc-00001ee36649 [17] IDT 홈페이지, http://www.idt.com/products/power-management [18] NXP, Freescale 홈페이지, http://www.kr.nxp.com/applications/power-management/wireless-charging-solutions/, http://www.freescale.com/webapp/sps/site/application.jsp?code=aplwircha * 본내용은필자의주관적인의견이며 IITP 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 12 www.iitp.kr