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태양광위성 발전 무선전력 전송기술 개발

[출연연 추천기술. 35] 초고주파 장거리 무선전력전송 신호 송수신 시스템
우주 전력용 무선전력전송용 고출력 거대 배열 시스템 가능
무선전력 송수신시스템 시제품 <자료=전기연 제공>무선전력 송수신시스템 시제품 <자료=전기연 제공>

전기를 선 없이 전달하는 장거리 무선전력 전송은 초연결 근미래 사회의 필수 인프라 기술이다. 산업용 센서와 무인기 전원, 재난구호, 고립지역 등에 전기 공급이 기대된다.

특히 방사 방식의 고출력 장거리 무선전력 전송은 차세대 청정에너지인 우주 태양광 위성 발전의 핵심 전략기술로 촉망된다. 이를 위해 국가 우주개발 계획 수립을 위한 합리적이고 실질적인 기술근거 마련과 국제 우주 공조연구 참여를 위한 기술 증명이 필요하다.

이상화 한국전기연구원 전기환경연구센터 박사 연구팀은 고출력 장거리 무선전력 전송을 위한 능동배열형 마이크로파 전력 송수신시스템과 빔 추정, 제어시스템 운용기술을 개발했다. 이 기술은 세계 수준의 고효율 고출력 GaN-HEMT 전력증폭기 원천기술로, 진공 소자를 대체하는 소형 경량의 배열형 초고주파 신호원이 된다.

또한 원하는 곳으로 빔을 모아 쏘는 고이득과 고내열성 배열 안테나 기술이 가능해 우주 전력용 무선전력전송 등 고출력 거대 배열 시스템에 적용할 수 있다. 독립 신호원을 가진 모듈형 응용 시스템으로 출력과 배열 수 조절도 가능하다.

연구팀은 "해외 선진 군 기술을 국내기업이 활용 가능한 수준으로 개발하면, 2020년 세계 무선전력전송 시장에서 국내 기업이 25% 시장점유 시 약 4조 원의 매출을 전망한다"고 밝혔다.

◆ 기술의 상세규격
▲ISM band(5.8 GHz) 50W급 고효율 GaN HEMT 모듈 (PAE > 55%, Pout > 50W)
▲Class-F적용 고효율 RF-DC conversion 렉테나 모듈(32소자, 73%max @ 5.8 GHz)
▲장거리 무선전력 전송용 고이득, 고내열성 배열안테나(64ch 36.4 dBi, BW 2.2°)
▲장거리 무선전력 전송용 능동형 위상배열안테나 시스템(96ch, 6-bit PS, 빔해상도 0.3°)
 
관련특허 배열 안테나를 사용하는 초고주파 무선전력 전송 장치에서의
파일럿 신호 송수신 시스템 외 4건
권리자 한국전기연구원
Keyword #초고주파 #장거리 #무선전력전송 #증폭기
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서원우 연구원
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[연락처]
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한국전기연구원
전기환경연구센터
[연구자]
이상화 박사
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