단일 소스를 사용하여 여러 웨어러블 장치에 무선으로 전원 공급

웨어러블 기술의 발전은 우리가 살고, 일하고, 노는 방식과 의료 서비스를 제공하고 받는 방식을 재편하고 있습니다. 일상 생활에 스며든 웨어러블에는 스마트 시계와 무선 이어폰이 포함되며, 의료 환경에서는 웨어러블 인젝터, 심전도(ECG) 모니터링 패치, 보청기 등이 일반적인 기기에 포함됩니다.

이러한 웨어러블의 사용이 직면한 주요 문제점은 적절하고 편리한 전원 공급을 유지하는 문제입니다. 웨어러블 기기의 사용이 늘어남에 따라 여러 개의 배터리를 동시에 충전해야 하는 필요성이 증가하여 엄청난 양의 전기를 소모하게 됩니다. 많은 사용자가 매일 수많은 기기를 충전하는 것이 번거롭고 배터리가 소진되면 불편한 서비스 중단이 발생합니다.

싱가포르국립대학교(NUS) 보건연구소 연구팀은 이러한 문제에 대한 해결책을 개발했습니다. 그들의 기술은 주머니에 넣은 휴대폰과 같은 단일 장치가 사용자의 몸에 있는 다른 웨어러블 장치에 무선으로 전원을 공급할 수 있도록 하며 인체를 전력 전송 매개체로 사용합니다. 팀의 새로운 시스템에는 추가적인 이점이 있습니다. 일반적인 가정이나 사무실 환경의 전자 제품에서 사용하지 않는 에너지를 수확하여 웨어러블에 전력을 공급할 수 있다는 점입니다.

배터리 수명을 연장하고 웨어러블 장치의 완전 자율 무선 작동을 유지하려면 에너지 수확 및 무선 전송 접근 방식이 바람직합니다. 그러나 신체 부위 웨어러블에 전원을 공급하는 기존의 접근 방식은 전력이 전달될 수 있는 거리, 에너지가 장애물에 직면하지 않고 이동할 수 있는 "경로" 및 에너지 이동의 안정성에 의해 제한됩니다. 이처럼 현재의 어떤 방법도 인체 전체에 배치된 웨어러블에 지속 가능한 전원을 공급할 수 없었습니다.

NUS 팀은 무선 전력 공급의 바로 그 장애물인 인체를 전력 전송 및 에너지 수확을 위한 매개체로 사용하는 수신기 및 송신기 시스템을 설계함으로써 이러한 한계에 대한 판도를 뒤집기로 결정했습니다. 각 수신기와 송신기에는 몸 전체에 적용 범위를 확장하는 발판으로 사용되는 칩이 포함되어 있습니다.

사용자는 손목에 차는 스마트 워치와 같은 단일 전원에 송신기를 배치하기만 하면 되며 여러 수신기를 사람의 신체 어느 곳에나 배치할 수 있습니다. 그런 다음 시스템은 소스에서 에너지를 활용하여 신체 결합 전력 전송이라고 하는 프로세스를 통해 사용자 신체의 여러 웨어러블에 전력을 공급합니다. 이러한 방식으로 사용자는 하나의 장치만 충전하면 되며, 착용한 나머지 가제트는 해당 단일 소스에서 동시에 전원을 켤 수 있습니다. 팀의 실험에 따르면 그들의 시스템은 완전히 충전된 단일 전원으로 10시간 이상 동안 신체에 장착된 최대 10개의 웨어러블 기기에 전원을 공급할 수 있습니다.

NUS 팀은 보완적인 동력원으로 환경에서 에너지를 수확하는 방법도 조사했습니다. 그들의 연구에 따르면 일반적인 사무실 및 가정 환경에는 실행 중인 랩톱에서와 같이 사람들이 항상 노출되는 기생 전자기(EM)파가 있습니다. 팀의 새로운 수신기는 주변 환경에서 전자파를 제거하고 신체 결합 전력 공급 과정을 통해 인체는 신체 주변의 위치에 관계없이 웨어러블 장치에 전력을 공급하기 위해 이 에너지를 수확할 수 있습니다.

유 교수는 자신의 팀 방법의 이점에 대해 “배터리는 웨어러블 기기에서 가장 비싼 부품 중 하나이며 디자인에 부피를 더합니다. 당사의 고유한 시스템은 배터리가 필요하지 않을 가능성이 있으므로 제조업체가 가제트를 소형화하면서 생산 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 더욱 흥미롭게도 배터리의 제약 없이 우리의 개발은 ECG 패치, 게임 액세서리 및 원격 진단과 같은 차세대 웨어러블 애플리케이션을 가능하게 할 수 있습니다.” NUS 팀은 계속해서 송신기/수신기 시스템의 전력 공급 효율성을 향상시킬 것입니다.

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