이병훈 전기생체공학부 교수는 최근 무선 충전 중 양방향 동시 데이터 전송을 가능하게 하는 기술을 개발했다. 해당 기술은 데이터 전송 속도도 획기적으로 향상시킬 것으로 기대 된다. 

출장에서 마주한 아이디어

이 교수의 개발은 국내 학회 출장 중 우연히 시작됐다. 학회 포스터 세션을 살피다 떠오른 아이디어가 기술 개발의 시초다. 직접적인 데이터 전송 관련 포스터는 아니었지만, 다중 공진(진동하는 계의 진폭이 급격하게 늘어나는 것)을 이용하는 기술을 보고 ‘데이터 전송 속도를 높이는 활용 방안’을 떠올렸다. 출장에서 복귀하자마자 연구를 시작한 이 교수는 “새로운 아이디어였지만, 간단한 이론적 근거에 바탕을 뒀기에 기술 개발 시간은 약 3달로 오래 걸리지 않았고 어려움도 덜했다”고 말했다.

무선 충전 코일의 다중 공진 형태

이 교수가 개발한 기술은 한 개의 코일이 다중 공진 형태를 보여 무선 충전 시 양방향 동시 통신이 가능하다. 본래 무선 충전은 한 개의 공진점(다중 공진과 대비됨)을 이용하는 것이 보편적으로 양방향 통신이 불가능하다. 종이컵을 이용한 실 전화기를 떠올리면 기술 이해가 더 쉽다. 각 종이컵은 송수신 역할을 동시에 수행하지 못하기에 동시 전달을 위해서는 추가적인 채널이 필요하다. 이때 추가적인 채널을 구비하게 되면 비용 및 크기 증가, 데이터 처리 속도의 저하 등의 단점을 피할 수 없다.

앞선 단점을 보완하면서도 다중 공진 시 양방향 동시 통신을 가능케 하기 위해선 두 개의 기술 방식을 사용해야 한다. 데이터 송신 시 자기장의 주파수를 가변하는 ‘주파수 편이 변조 방식’과 데이터 수신 시 가변 된 주파수의 크기를 변조하는 ‘부하 변조 방식’을 동시 활용하는 것이다. 이 교수는 “양쪽에서 서로 다른 데이터를 전송하게 되면 데이터가 섞여 간섭을 일으키게 된다”며 “이러한 간섭을 최소화하고 양방향 데이터 송수신을 가능케 하고자 위 방식을 사용했다”고 말했다. 이는 기존의 무선 충전 코일을 다중 공진 형태로 개발한 점에서 의의가 있다.

무선 충전과 근거리 데이터 전송 분야는 일상생활에서도 쉽게 접할 수 있다. 일례로, 교통카드에는 배터리가 없어, 단말기가 무선 전력을 송신하고 카드의 데이터를 수신받는 방식으로 동작한다. 이러한 기술은 ‘초소형 의료기기’에서도 활용되고 있다. 초소형 의료기기에 단말기를 대면, 전력을 공급해 초소형 의료기기에서 수집한 정보를 체외로 전송할 수 있다. 이는 모든 앱에 적용할 수 있어 향후 무선 태그를 통해 동작하는 IoT, 웨어러블 기기 등에 활용 가능하다. 

현재 대부분의 무선 충전 분야는 표준화돼 있다. 이와 같은 이유로 이 교수는 “양산을 위한 기술 상용화를 논하기엔 다양한 어려움을 극복해야 해 이르다”며 “그럼에도 검증된 기술의 개발 및 보완이 이뤄지면 산업 활용 가치가 높을 것이다”고 말했다. 해당 기술은 바이오메디컬, 웨어러블, IoT 등에 응용될 예정이다. 이는 데이터 전송시간과 소모 전력, 메모리 차지를 단축할 수 있다. 이 교수는 “앞으로 바이오메디컬·융합전자 전공 분야를 살려 사회에 도움이 되고 싶다”고 앞으로의 포부를 밝혔다.