신유준·우성호 교수 공동연구… 국제학술지 ‘IEEE TIE’ 게재방사 EMI 최대 22.2dB 낮춰… ‘전력전송 효율’ 저하는 1.6%p 이내코일 간 거리 달라져도 저감 성능 유지… 고출력 무선충전 적용성 검증 추진
  • ▲ 계명대 신유준·우성호 교수가 전기차 무선충전 방사 전자파 저감 기술을 개발한 가운데 기념촬영을 하고 있다( 사진은 왼쪽부터 신유준 교수, 우성호 교수).ⓒ계명대
    ▲ 계명대 신유준·우성호 교수가 전기차 무선충전 방사 전자파 저감 기술을 개발한 가운데 기념촬영을 하고 있다( 사진은 왼쪽부터 신유준 교수, 우성호 교수).ⓒ계명대
    전기차 무선충전 과정에서 발생하는 전자파 간섭을 여러 주파수에서 동시에 줄이면서 전력전송 효율 저하는 1.6%p 이내로 묶은 기술이 계명대학교 공동연구를 통해 제시됐다.

    계명대학교 자동차공학과 신유준 교수와 전자공학과 우성호 교수 연구팀은 전기차 무선전력전송 시스템에서 발생하는 3차·5차·7차 고조파를 동시에 억제하는 회로 설계 기술을 개발했다.

    연구 결과는 국제학술지 ‘IEEE Transactions on Industrial Electronics’에 실렸다. JCR 기준 상위 1.85%에 해당하는 Q1 등급 학술지다.

    전기차 무선충전은 송신부에서 수신부로 전력을 보내는 과정에서 여러 고조파 전류가 발생한다. 이 성분이 송·수신 코일을 통해 외부로 방사되면 주변 전자기기에 전자파 간섭을 일으킬 수 있다.

    연구팀이 주목한 부분은 차폐재를 덧대는 방식이 아니라 회로 자체에서 고조파가 흐르는 경로를 줄이는 방법이다.

    송·수신부 보상회로에 목표 고조파에 맞춘 수동 LC 공진회로를 적용했다. 필요한 주파수만 골라 억제하면서 기본 동작주파수에서 전력을 전달하는 기능은 유지하도록 설계했다. 특정 고조파에만 대응하는 것이 아니라 필요한 성분을 추가할 수 있는 모듈형 구조도 함께 제시했다.

    실험에서는 차이가 수치로 확인됐다.

    3차 고조파를 억제했을 때 방사 전자파 간섭이 22.2dB 감소했고, 5차와 7차 고조파도 각각 14.9dB와 16.1dB 줄었다. 세 고조파를 한꺼번에 억제하면서도 전력전송 효율 감소 폭은 최대 1.6%p 수준에 머물렀다.

    송·수신 코일 사이의 거리가 달라지는 조건에서도 전자파 저감 성능은 안정적으로 유지됐다. 무선충전 시스템을 실제 차량에 적용할 경우 충전 과정에서 코일 간 위치와 거리가 일정하지 않을 수 있다는 점을 고려한 결과다.

    신유준 교수는 “자동차공학과와 전자공학과의 공동연구를 통해 전기차 무선충전 과정에서 발생하는 방사 전자파 문제를 회로 설계 방식으로 줄일 수 있었다”며 “앞으로 고출력 무선충전 시스템의 전자파 적합성을 확보하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

    교신저자인 우성호 교수는 “두 학과의 연구 역량을 결합해 기본파 전력전송 특성을 유지하면서 여러 고조파를 선택적으로 억제할 수 있는 방법을 제시했다”며 “실제 차량과 고출력 환경에서 기술 적용 가능성을 추가로 확인할 계획”이라고 밝혔다.

    한편 이번 연구는 신유준 교수가 제1저자, 우성호 교수가 교신저자로 참여했으며 계명대학교 비사연구 지원을 받아 수행됐다.