기술 뉴스 웹사이트인 골렘(골렘)은 21일, 도쿄과학원 연구팀이 기술 혁신을 이루어 주도의 빛 에너지를 처음으로 전기 에너지로 변환하는 데 성공했으며, 배터리나 케이블 없이 무선으로 전력을 공급할 수 있게 되었다고 보도하는 블로그 게시물을 올렸습니다.
보고서에 따르면 이 기술은 광 무선 전력 전송(OWPT) 분야에 속합니다. 기본 원리는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하여 전송하고, 태양광 수신기가 이 빛 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하는 것입니다. 기존의 레이저 기반 솔루션과 달리, 이 새로운 기술은 고출력 LED를 사용하여 실내 기기에 전력을 공급하는 더욱 유망한 방법을 제공합니다.
이 기술의 핵심 장점은 높은 안전성과 저렴한 비용입니다. 사물인터넷 기기가 밀집된 실내 환경에서 무선 전력 전송 시스템은 눈과 피부에 해를 끼치지 않도록 엄격한 안전 규정을 준수해야 합니다.
기존 레이저 솔루션은 높은 에너지 밀도로 인해 이러한 요건을 충족할 수 없는 반면, 주도의 기반 기술은 본질적으로 더 안전합니다. 연구팀은 이러한 특성이 실내 사물인터넷 기기를 위한 지속 가능한 인프라 구축에 이상적이며, 일체 포함 이미지 인식을 통해 여러 대상에 동시에 무정전 전력 공급을 가능하게 한다고 강조합니다.
연구팀은 장거리 주도의 무선 전력 전송 중 다양한 조명 조건에서 발생하는 에너지 손실과 성능 변동을 극복하기 위해 밝고 어두운 실내 환경 모두에 자동으로 적응할 수 있는 듀얼 모드 적응 시스템을 개발했습니다.
이 시스템의 핵심은 가변형 액체 렌즈와 이미징 렌즈로 구성된 적응 광학 시스템에 있습니다. 이 시스템은 수신기의 거리와 크기에 따라 빔 크기를 자동으로 조절하여 최적의 에너지 전송 효율을 보장합니다.
정밀한 빔 위치 조정을 위해 이 시스템은 깊이 카메라와 스테퍼 모터로 제어되는 조절식 반사경을 통합합니다. 깊이 카메라의 RGB 센서는 태양광 수신기의 위치를 식별하고, 적외선 센서는 빔의 조사 지점을 파악합니다.
또한, 연구진은 수신기 가장자리에 재귀반사 필름을 부착하여 깊이 카메라에서 나오는 적외선을 반사시켰습니다. 이를 통해 완전한 어둠 속에서도 수신기의 윤곽을 선명하게 파악할 수 있어 시스템의 24시간 안정적인 작동이 보장되었습니다.
연구팀은 SSD 알고리즘을 기반으로 한 합성곱 신경망(CNN)을 도입하여 표적 인식 정확도를 크게 향상시켰습니다. 실험에서 시스템은 밝은 환경과 어두운 환경 모두에서 원활하게 작동하여 최대 5m 거리에서 효율적이고 안정적인 에너지 전달을 성공적으로 달성했습니다. 연구 보고서에 따르면, 시스템에 사용된 주도의 칩의 복사선속은 1.53W입니다.