무접점 전력전송 시트 개발

▒ 日本 도쿄대학(東京大學), 무접점에서 전력을 전송할 수 있는 플라스틱 시트 개발

    - 시트 上에 둔 물체의 위치를 검출하는 기능을 갖추고 있어, 시트上 임의 위치에 놓인 물체에만

       전력을 선택적으로 공급
        · 기기측에서 받게 되는 전력은 최대 29.3W, 전력 전송 효율은 최대 62.3%
        · 시트의 크기는 A4판 정도(21cm×21cm)이며, 두께는 약 1mm, 무게는 약 50g

    - 전원 코드를 사용하지 않고 실내의 흩어져 있는 기기에 전력 공급
        · 전력전송 시트를 평면으로 늘어놓음으로써 전력을 공급할 수 있는 범위를 확대

    - 아직은 시작 단계로, 금번 개발한 전력전송 시트는 방의 마루나 벽, 책상 위 등의 전면에 깔아

      사용하는 것을 상정

 

 

▒ 전력 전송에는 전자유도방식을 이용

 

    - 전력전송 시트 上에는 전기 공급용(給電用) 코일이 갖추어 있고, 시트 上에 두는 물체에는

      미리 전기를 공급받을 수 있는(給電用) 코일을 준비해 둔다.
        · 전기 공급용 코일의 치수는 1인치(약 2.5cm)×1인치(약 2.5cm)
        · 시트 1매 당 8×8개의 코일 집적

 

    - 위치 검출에도 코일을 이용하고 있으며, 전력전송 시트에는 위치 검출용 코일을

       전기 공급용 코일과 별도로 마련.
        · 전력전송 시트에 물체를 가까이 하면, 물체가 갖춘 코일과의 자기(磁氣) 결합에 의해서

         위치 검출용 코일의 유도계수가 변화하고, 이 변화량을 위치 검출용 코일에 접속한 트랜지스터로 읽어 낸다.

         그리고 유도계수 변화를 검출한 위치의 전기 공급용 코일에 전력을 공급.

 

▒ 유기 TFT와 MEMS 그리고 인쇄 기술을 구사

 

    - 전력전송 시트는 유기 반도체 기술이나 MEMS(micro electro mechanical systems) 기술, 인쇄기술을 사용해 제작

    - 4매의 시트로 적층하여 구성하며,
      위로부터 전기 공급용 코일시트, MEMS 스위치 시트, 위치검출 코일 시트, 유기 TFT 시트의 순서로 겹쳐서 구성
        · MEMS 스위치 시트에 집적한 MEMS 스위치는 전기 공급용 코일의 통전(通電)을 on/Off 하기 위해서 이용
        · MEMS 스위치는 정전 인력(靜電引力)에 의해 on/Off
        · 유기 TFT 시트에 집적한 유기 TFT는 위치 검출용 코일로의 유도계수 변화를 전압 변화로서

          검지하기 위해서 사용
        · 이 유기 TFT를 1개씩 스캔하고, 시트 上의 물체 위치를 검출함

 

    - 유기 TFT 시트 제조 時, 금속 전극 형성에 스크린 인쇄기술과 잉크젯 기술을 병용한 인쇄기술을 이용
        · 금속 전극 그 자체는 금속 잉크를 잉크젯 기술로 기판상에 토출(吐出)을 하지만,
         사전에 미리 스크린 인쇄 기술을 사용해 금속 잉크를 가두기 위한 벽을 형성해 두며, 
         이로써, 잉크젯 기술로 토출된 금속 잉크가, 소정의 위치에서 빠져나가는 일 없이 원하는 형상을 형성

 

▒「ISSCC 2007」에서 관련 기술 보고 예정

 

    - 2007년 2월 11~15일에 미국 샌프란시스코에서 개최되는 반도체 회로 기술 국제학회

     「2007 International Solid-State Circuits Conference(ISSCC 2007)」에서 발표 예정
        · 시트上에 둔 복수 개의 물체에 대해서 전력을 전송, 코일의 중심 축이 어긋나도 높은 효율 달성할 수 있도록

          전기공급용 코일과 위치 검출 코일을 공유화한 개선된 회로를 발표할 예정

 

<도쿄대학의 연구그룹이 개발한 무접점 전력 전송 시트>

시트는 4매로 적층하여 구성

(위로부터 급전용 코일 시트, MEMS 스위치 시트, 위치 검출 코일 시트, 유기 TFT 시트의 순서로 구성).

   「물체의 위치를 순간적으로 감지할 필요가 있기 때문에, 내구성은 떨어지지만,

고속 동작의 유기 TFT를 이용한다.  위치를 파악한 후에는 다소 시간이 걸려도 큰 전력을

전송하는 것이 중요하기 때문에, MEMS에 의한 기계적 스위치를 이용한다」

시트에 의한 무접점 전력 전송에는 전자유도방식을 이용.

기자 회견에서는 시트에 코일을 접근하면, 시트에 묻힌 코일에 접속한

오실로스코프(oscilloscope)의 진폭(전압)이 변화하는 모습의 데모를 시연했다.

21개의 LED로 장식한 크리스마스 트리를, 무접점 전력 전송 시트가 공급하는 2W의 전력으로 점등시켰다

무접점 전력 전송 시트에 트리를 접근하면 LED가 점등한다.

테이블 크로스에 시트를 덮으면, 전원 코드나 전지없이 노트 PC를 사용할 수 있다

무접점 전력 전송 시트의 응용 사례를 미니츄어 모형으로 시연해 보였다.

50cm 사방 정도의 가상의「방」에 설치한「로봇」이나「청소기」,

「박형 디스플레이」,「노트 PC」에 전원코드 없이 전력을 공급하고 있다.

 

<출처> Nikkei Microdevice(日), 2006/12/04 20:4