단일 에코시스템으로 통합되고 있는 무선 충전 기술

A4WP와 PMA가 에어퓨엘 얼라이언스(AirFuel Alliance)로 통합되면서 공진 및 유도방식을 모두 지원하는 상호 운용성을 갖춘 에코시스템을 통해 소비자들이 편리하게 사용할 수 있는 무선 충전 기술의 발전 및 상용화가 급물살을 타고 있다.

여행을 하거나 출퇴근할 때마다 스마트폰이나 랩톱, 태블릿을 위한 각각의 충전기를 준비해야 하는 번잡함을 기억하는가? 이러한 구시대적 행태를 종식시키기 위한 업계의 노력이 시작됐다.

최근까지 각기 다른 컨소시엄들이 추진하는 여러 접근방식들이 있었다. WPC(Wireless Power Consortium)는 유도 충전방식을 이용한 Qi 사양을 개발한 반면 A4WP(Alliance for Wireless Power)와 PMA(Power Matters Alliance)는 자기공진 방식의 무선 충전을 지지해 왔다. 지난 2015년 6월에는 에어퓨엘 공진(AirFuel Resonant) 및 에어퓨엘 유도(AirFuel Inductive) 방식의 무선 충전 기술을 모두 지원하기 위해 A4WP와 PMA가 에어퓨엘 얼라이언스(AirFuel Alliance)로 통합됐다.

이 얼라이언스는 190개 이상의 회원사를 가진 단일 표준기구로 원활한 상호 운용성을 갖춘 에코시스템을 통해 소비자들이 편리하게 사용할 수 있는 무선 충전 기술을 발전시키고 상용화를 촉진시키는 것은 물론, 업계를 하나로 통합하는 역할을 수행한다. 즉, 자동차 및 대중교통, 가정, 사무실, 공공시설, 도심의 빌딩 등 어느 곳에서든 무선전력을 사용할 수 있도록 하는 것이다.

회원사로는 노르딕세미컨덕터와 브로드컴, 맥심과 같은 반도체 회사들을 비롯해 블랙베리, 화웨이, 삼성, 모토로라와 같은 핸드셋 제조업체와 레노버, 소니모바일, LG전자와 같은 기기 제조업체는 물론 스타벅스와 맥도날드까지 포함돼 있다.

◇ 규제승인

라스베거스에서 개최된 ‘2016 CES(Consumer Electronics Show)’에서 이 얼라이언스는 세계적인 규제기관인 미국의 FCC(Federal Communications Commission) 승인은 물론 중국 내 제품을 위한 SRRC(State Radio Regulation Committee) 인증을 획득했다. 이에 대해 산업분석기관인 IHS테크놀로지는 “한 걸음 더 가까이 공진형 제품의 상용화에 다가서게 됐다”고 논평한 바 있다.

글로벌 마켓 리더들이 기술 사양 및 표준을 진전시키기 위해 협력하고 있는 이 통합 얼라이언스가 제공하는 에코시스템은 강력한 제안이 될 것이다. 또한 이러한 단일화를 통해 원활한 지원 및 리소스를 제공할 수 있게 된다. 지난 1월 CES에서는 유도 및 공진(리젠스 표준과 호환) 기술을 단일 인증으로 모두 통합함으로써 무선 충전 마켓을 단일화하기 위한 로드맵이 발표됐다.

에어퓨엘 유도 방식은 소비자 기기의 두 번째 인덕션 코일에서 AC 전류를 유도하는 AC 전압을 이용하는 것이다. 최대 전력 전송이 약 5W인 이 충전 방식은 하나의 스마트폰만 가능하며 충전 필드 범위가 짧기 때문에 정밀하게 위치돼야 한다.

에어퓨엘 공진 방식은 6.78㎒ 주파수에서 전자기 필드 진동체를 생성하는 1차 코일을 ‘트랜스미터’로 사용한다. 공진 방식의 무선 충전은 두 코일(충전기 코일과 사용자 기기의 코일)이 모두 동일한 주파수로 공진되기 때문에 완전한 유도식 시스템에 비해 전력 전송 효율이 현저하게 개선되는 혜택을 얻을 수 있다.

즉, 더 많은 전력을 전송할 수 있기 때문에 하나의 충전 패드에서 여러 기기를 동시에 충전할 수 있다.

블루투스 저에너지(이전에는 블루투스 스마트로 명명됨) 기술은 최적의 충전을 위해 2.4㎓ 주파수 대역을 이용해 송수신 코일 간의 통신 링크를 가능하게 한다

에어퓨엘 공진 방식은 원래 A4WP가 개발한 자기공진 방식을 이용하는 무선 전력전송 표준인 리젠스(Rezence)에 기반하고 있다. 이는 전력 레벨을 제어하기 위해 블루투스 저에너지 무선 링크를 이용하며 최고 50W까지 전력전송을 지원한다. CES에서 에어퓨엘 얼라이언스는 50W 이상의 충전 솔루션 개발에 주력할 것이라고 발표했다.

회원사들은 이미 무선 충전을 지원하는 더욱 뛰어난 에코시스템을 구축하고 있다. 예를 들어 노르딕세미컨덕터는 리젠스를 지원하는 S120 8링크 프로토콜 스택과 nRF51 무선 충전 SDK(Software Development Kit)를 개발했다. S120 소프트디바이스(SoftDevice)는 노르딕의 nRF51822 SoC를 위한 블루투스 저에너지 프로토콜 스택으로 모든 블루투스 저에너지 프로토콜 레이어를 포함하고 있으며 동시에 최고 8개의 링크까지 지원한다.

SDK는 리젠스 PTU(Power Transmitting Unit) 및 PRU(Power Receiving Unit)를 위한 프로파일을 포함하고 있다. 이 두 가지 구성요소로 개발된 충전패드는 동시에 8대의 기기까지 충전을 지원할 수 있다.

글 : 캐롤라인 헤이즈(Caroline Hayes) IT 전문 기고가
자료제공 : 노르딕세미컨덕터, www.nordicsemi.com