17ZR1600, Development of wireless E-zone and multi-dimensional energy integrated technology,
Cho In Kui
Abstract
4. 연구 결과 가. 총년도 연구 결과 1) 3D E-zone 시스템 개발 o 직경 9 cm급 소형 3D E-zone 시스템(E-cup) 개발(스마트폰 위치와 방향에 관계없이 60±3%의 DC/DC 효율 확보) o 소형 3D E-zone 시스템 전자파 환경 인증 획득(국내 KN17, 미국 FCC part18) o 0.7 × 0.7 × 0.7 m3의 공간에서 에너지 전송 시스템 개발(70 cm급 3차원 공간에서 평균 효율 70%이상 확보)
2) 다차원 에너지 집적 시스템 개발 o 기기간 에너지 전송을 위한 이중 모드 에너지 집적 시스템 개발(와전류 제거 기법 적용, 200 kHz low-Q 모드 80% 이상 DC/DC 효율 확보 @ 전송거리 2 cm이하, 6.78 MHz high-Q모드 70% 이상 DC/DC 효율 확보 @ 전송거리 2 cm) o 전송거리/부하 변동 대응 적응형 무선전력전송 수신기 개발(Load Modulation을 이용한 효율 유지기술 확보)
나. 연차별 연구 결과 1) 1차년도 연구 결과 o 송수신/공진 회로 설계 - 500 W급 고효율 half-bridge 송신기 설계 및 제작(효율 90% 이상) - 이중 집전 기술을 이용한 송수신 공진기 설계 및 제작(150 × 150 mm2의 평면 자유도 확보) - 200 W급 full-bridge 수신/충전기 설계 및 제작 - 200 W급 무선충전 시스템 설계 및 제작(DC/DC 효율 68%) - BLE(Bluetooth Low Energy)를 이용한 송수신기 및 전력 제어 기능 구현
o 3D E-zone 구조 설계 - 3D E-zone 공진기 구조 설계(동위상 직렬 급전 방식) - 0.3 × 0.3 × 0.3 m3 의 3D E-zone 프로토타입 시제품 설계 및 구현(수신기 위치 및 방향에 따라 인버터 위상을 이용한 효율 확보)
o 다차원 에너지 집적 구조 설계 - 다차원 에너지 집적용 에너지 트랜스폰더 구조 설계(송수신 및 High-Q, Low-Q의 이중모드 선택 기능) - 에너지 트랜스폰더용 High-Q, Low-Q 송신기 설계 및 제작(전압모드, 전류모드 송신기, 90%이상의 DC/RF 효율 확보) - 전압모드 High-Q, Low-Q 송신기를 이용한 이중모드 통합 송신기 설계 및 구현(BLE통신 및 이중모드 선택용 제어 기능 구현) - 부하 및 전송거리 변화 대응 효율 유지기술 개발(Load Modulation을 이용한 효율 유지기술 확보)
2) 2차년도 연구 결과 o 고효율 송수신/공진 모듈 개발 - 자기장 성형 기술 설계(다중 송신 공진기 자기장 빔성형 기술 연구) - 100 W급 고효율 수신/충전 모듈 제작(가변 정전류 발생 기술 적용) - 2중 수신공진기 활용 인터리브 수신구조 연구(2개의 인터리브 방식 수신기를 이용한 시스템 효율 증대) - 도어락용 송수신 모듈 연구(2 W급 송수신 모듈 개발 및 적용)
o 소형 3D E-zone 구현 기술 개발 - 0.5 × 0.5 × 0.5 m3 의 소형 3D E-zone 구현 기반 기술 개발(전송거리 배가 기술 개발 및 컵홀더형 소형 3D E-zone 기술 개발) - 공진기 전송거리 배가 기술 연구(공진기 직경대비 3.5배이상@ 70% 효율, MIT기술 대비 1.5배 이상의 전송거리 확보) - 3D E-zone용 송신 모듈 개발(24 W급 Full-bridge, DC/RF 효율 91% 이상) - 3D E-zone용 수신 모듈 개발(5 W급 Full-bridge, DC/RF 효율 92% 이상) - 3D E-zone용 공진기 개발(동위상 급전, 3차원 공간 전송 기술) - 3D E-zone용 제어 시스템 개발(BLE, Zigbee 다중무선충전 알고리즘) - 소형 3D E-zone 시스템 설계, 제작(직경 9 cm 컵홀더형 시스템, 60±3%의 DC/DC 효율 @ 360도 회전) - 자기장 전파 경로 제어를 통한 전자파 차폐 성능 개선 연구(최대 80%이상의 전자파 저감 효과) - 소형 3D E-zone 시스템의 국내 및 국제 EMI 규격 만족(EMI 저감코일 적용, 국내 KN17, 미국 FCC Part18 규격 만족)
o 다차원 에너지 집적 구조 설계 - 기기간 에너지 전송을 위한 에너지 트랜스폰더 구조 설계 - 이중대역 half-bridge 송신기 설계 및 제작(이중대역 단일소자 적용 전압모드 송신기, 91%이상의 DC/RF 효율) - 이중대역 full-bridge 수신기 설계 및 제작(이중대역 단일소자 적용 수신기, 92%이상의 DC/RF 효율) - 에너지 트랜스폰더용 이중대역 송수신 공진기 구조 설계 및 제작(와전류 상쇄 기법이 적용된 200 kHz, 6.78 MHz의 이중대역 단일 공진기 구조 설계 및 제작) - 부하 및 전송거리 변화 대응 효율 유지기술이 내장된15 W급 고효율 수신기 소형화 연구(Load modulation 기법이 적용된15 W급 수신 IC 설계, 제작)
o 다중 무선충전을 위한 통합 제어 시스템 설계 - 이종 부하 다중 무선충전을 위한 통합 제어 시스템 설계 - Out-of-band를 이용한 최대 8대의 다중 무선충전 통합 제어 시스템 설계
3) 3차년도 연구 결과 o 근거리 에너지 전송 시제품 개발 - 자기장 성형 기술 연구(다중 송신, 다중 수진 자기장 빔성형 기술 연구) - 단일모드 자기장 생성 기술 연구(새로운 전송 방식을 이용하여 직경대비 전송거리 3배 확보 기술 연구) - 평면 자유도가 개선된 박막형 high-Q 공진기 개발(직경 260 mm에서 균일 충전 효율 확보) - 100 W급 드론 무선충전 시제품 개발(직경 260 mm 충전 영역에서 60% 이상의 시스템 효율 확보) - 체내 삽입형 의료용 임플란트 시스템용 소형 수신기 개발(15 mW 충전 전력에서 84.7%의 최대 수신기 효율 확보) - 120 W급 자동차 시트용 무선전력전송 시스템 개발(30 cm 이동거리에서 60% 이상의 시스템 효율 확보)
o 0.7 m급 3D E-zone 구현 - 0.7 m의 3차원 공간 균일장 생성 기술 개발(다수개의 송신 공진기에 송신 신호 크기 및 위상 조절) - 0.7 × 0.7 × 0.7 m3 의 3D E-zone 시스템 구현(균일장 생성 기술 적용, 0.7 m급 3차원 공간에서 평균 70% 이상의 DC/DC 효율 확보)
o 다차원 에너지 집적 시스템 개발 - 기기간 에너지 전송을 위한 이중 모드 에너지 집적 시스템 개발(와전류 제거 기법 적용, 200 kHz low-Q 모드 80% 이상 DC/DC 효율 확보 @ 전송거리 2 cm이하, 6.78 MHz high-Q모드 70% 이상 DC/DC 효율 확보 @ 전송거리 2 cm)
(출처 : 요약문 10p)
Copyright Policy
ETRI KSP Copyright Policy
The materials provided on this website are subject to copyrights owned by ETRI and protected by the Copyright Act. Any reproduction, modification, or distribution, in whole or in part, requires the prior explicit approval of ETRI. However, under Article 24.2 of the Copyright Act, the materials may be freely used provided the user complies with the following terms:
The materials to be used must have attached a Korea Open Government License (KOGL) Type 4 symbol, which is similar to CC-BY-NC-ND (Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives License). Users are free to use the materials only for non-commercial purposes, provided that original works are properly cited and that no alterations, modifications, or changes to such works is made. This website may contain materials for which ETRI does not hold full copyright or for which ETRI shares copyright in conjunction with other third parties. Without explicit permission, any use of such materials without KOGL indication is strictly prohibited and will constitute an infringement of the copyright of ETRI or of the relevant copyright holders.
J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
If you have any questions or concerns about these terms of use, or if you would like to request permission to use any material on this website, please feel free to contact us
KOGL Type 4:(Source Indication + Commercial Use Prohibition+Change Prohibition)
Contact ETRI, Research Information Service Section
Privacy Policy
ETRI KSP Privacy Policy
ETRI does not collect personal information from external users who access our Knowledge Sharing Platform (KSP). Unathorized automated collection of researcher information from our platform without ETRI's consent is strictly prohibited.
[Researcher Information Disclosure] ETRI publicly shares specific researcher information related to research outcomes, including the researcher's name, department, work email, and work phone number.
※ ETRI does not share employee photographs with external users without the explicit consent of the researcher. If a researcher provides consent, their photograph may be displayed on the KSP.