언젠가 전 세계의 조리대를 충전 코드로부터 해방시킬 수 있는 움직임으로 미시간 대학과 도쿄 대학의 연구원들은 무선으로 안전하게 전기를 전달하는 시스템을 개발하여 잠재적으로 전체 건물을 무선 충전 구역으로 바꿀 수 있습니다.
새로운 연구에 따르면, technology 자기장을 이용해 50와트의 전력을 전달할 수 있다.
UM의 컴퓨터 공학 및 공학 교수인 Alanson Sample은 이 기술이 휴대폰과 노트북의 테더링을 해제하는 것 외에도 이식된 의료 기기에 전력을 공급하고 가정과 제조 시설에서 모바일 로봇 공학의 새로운 가능성을 열 수 있다고 말했습니다. 팀은 또한 방 크기보다 작은 공간(예: 내부에 배치된 도구를 충전하는 도구 상자)에 시스템을 구현하는 작업을 하고 있습니다.
"이것은 유비쿼터스 컴퓨팅 세계의 힘을 실제로 높여줍니다. 충전이나 플러그 인에 대해 걱정할 필요 없이 컴퓨터를 무엇이든 넣을 수 있습니다."라고 Sample은 말했습니다. “임상 애플리케이션도 많이 있습니다. 예를 들어, 오늘날의 심장 이식에는 펌프에서 신체를 통해 외부 전원 공급 장치로 연결되는 와이어가 필요합니다. 이를 통해 감염 위험을 줄이고 환자의 삶의 질을 향상시킬 수 있습니다.”
도쿄 대학의 연구원들이 이끄는 팀은 약 10피트 x 10피트 크기의 특수 알루미늄 시험실에서 이 기술을 시연했습니다. 무선으로 전원을 공급하는 램프, 팬, 휴대전화는 사람과 가구의 위치에 관계없이 방의 어느 곳에서나 전류를 끌어올 수 있습니다.
이 시스템은 잠재적으로 유해한 마이크로파 방사를 사용하거나 전용 충전 패드에 장치를 배치해야 했던 무선 충전 시스템의 이전 시도에 비해 크게 개선된 것이라고 연구원들은 말합니다. 대신 방 벽의 전도성 표면과 전도성 극을 사용하여 자기장을 생성합니다.
장치는 휴대 전화와 같은 전자 제품에 통합될 수 있는 와이어 코일로 자기장을 이용합니다. 연구원들은 이 시스템이 전자기장 노출에 대한 기존 안전 지침을 여전히 충족하면서 공장이나 창고와 같은 더 큰 구조로 쉽게 확장될 수 있다고 말합니다.
이번 연구의 교신저자인 도쿄 대학의 연구원인 사사타니 타쿠야(Takuya Sasatani)는 “이와 같은 것은 신축 건물에서 구현하는 것이 가장 쉽지만 개장도 가능할 것이라고 생각합니다. "예를 들어, 일부 상업용 건물에는 이미 금속 지지대가 있으며, 질감이 있는 천장을 만드는 방법과 유사하게 전도성 표면을 벽에 분사하는 것이 가능해야 합니다."
샘플은 시스템 작동의 핵심은 생물학적 조직을 가열할 수 있는 유해한 전기장을 가두면서 실내 크기의 자기장을 전달할 수 있는 공진 구조를 구축하는 것이라고 말했다.
팀의 솔루션은 집중 커패시터라는 장치를 사용했습니다. 벽의 공동에 배치되어 공간을 통해 공명하는 자기장을 생성하는 동시에 커패시터 자체 내부에 전기장을 가둡니다. 이것은 수 밀리미터에 걸쳐 많은 양의 전력을 전달하거나 장거리에 걸쳐 매우 적은 양의 전력을 전달하는 것으로 제한되는 이전 무선 전력 시스템의 한계를 극복합니다.
두 번째 장애물은 방의 모든 구석에 도달하는 자기장을 생성하는 방법이었습니다. 자기장은 원형 패턴으로 이동하는 경향이 있어 사각 방에 사각지대를 만드는 경향이 있습니다. 또한 수신기는 전력을 끌어오기 위해 특정 방식으로 필드와 정렬되어야 합니다.
"코일로 공중에서 힘을 끌어 당기는 것은 그물로 나비를 잡는 것과 비슷합니다."라고 Sample은 말했습니다. “비법은 가능한 한 많은 나비가 가능한 한 많은 방향으로 방 주위를 맴돌게 하는 것입니다. 그렇게 하면 그물이 어디에 있든 어떤 방향으로 가리켜도 나비를 잡을 수 있습니다.”
그렇게 하기 위해 시스템은 두 개의 개별 3D 자기장을 생성합니다. 하나는 방의 중심 기둥 주위를 원을 그리며 이동하는 반면, 다른 하나는 모서리에서 소용돌이치며 인접한 벽 사이를 이동합니다. 이 접근 방식은 사각지대를 제거하여 장치가 공간의 어느 곳에서나 전력을 끌어올 수 있도록 합니다.
인체 모형을 사용한 테스트에서는 시스템이 전자기 에너지 노출에 대한 FCC 지침을 초과하지 않고 방의 모든 위치에 최소 50와트의 전력을 전달할 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 Sample은 시스템을 더욱 개선하면 더 높은 수준의 전력을 제공하는 것이 가능할 것이라고 말했습니다.
연구원들은 상업 또는 주거 환경에서 시스템을 구현하는 데 몇 년이 걸릴 것이라고 말합니다. 그들은 현재 UM 캠퍼스의 건물에서 시스템을 테스트하기 위해 노력하고 있습니다. 그들은 표준 건설 기술을 사용하는 일련의 방에서 개장 및 신규 건설로 그것을 구현할 것이며 완료 날짜는 올 가을로 설정됩니다.
팀에는 도쿄 대학의 전기 공학 및 정보 시스템 교수인 가와하라 요시히로도 포함되어 있습니다. 이 연구는 Japan Science의 지원을 받았고 Technology 에이전시와 일본과학진흥회.
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