단일 소스로 여러 웨어러블 기기 무선 충전 기술 개발

웨어러블 기술의 발전은 우리가 생활하고, 일하고, 노는 방식뿐만 아니라 의료 서비스가 제공되고 수신되는 방식을 재편하고 있습니다. 일상생활에 스며든 웨어러블로는 스마트워치와 무선 이어폰이 있고, 의료 현장에서는 웨어러블 인슐린 주입기, 심전도(ECG) 모니터링 패치, 청력 보조기 등이 일반적입니다.

이러한 웨어러블 사용의 주요 걸림돌은 제때 편리하게 전원을 공급하는 문제입니다. 사용하는 웨어러블 수가 늘어날수록 충전해야 할 배터리 수도 함께 늘어나 막대한 전력을 소비합니다. 많은 사용자가 매일 여러 기기를 충전하는 것을 번거로워하며, 배터리가 다하면 불편한 서비스 중단이 발생합니다.

싱가포르 국립대학교(NUS) 건강연구소 연구팀이 이 문제들의 해결책을 개발했습니다. 그들의 기술은 주머니에 넣은 휴대전화 같은 단일 기기가 사용자 신체를 매질로 전력 전송하여 신체에 착용한 다른 웨어러블 기기들을 무선으로 충전할 수 있게 합니다. 이 시스템의 추가 장점은 일반적인 가정이나 사무실 환경에서 전자제품의 미사용 에너지를 수확하여 웨어러블에 전력을 공급할 수 있다는 점입니다.

웨어러블 기기의 배터리 수명을 연장하고 완전 자율 무선 작동을 유지하기 위해 에너지 수확과 무선 전송 접근법이 바람직합니다. 그러나 신체 부착 웨어러블 충전을 위한 기존 접근법은 전력 전송 거리, 에너지가 장애물 없이 이동할 수 있는 '경로', 에너지 이동의 안정성으로 제한됩니다. 따라서 현재 방법 중 어느 것도 신체 전체에 착용된 웨어러블에 지속 가능한 전력을 제공하지 못했습니다.

NUS 팀은 무선 충전의 바로 그 장애물인 인체를 전력 전송과 에너지 수확의 매질로 활용하여 이 한계들을 뒤집기로 했습니다. 각 수신기와 송신기에는 신체 전체로 커버리지를 확장하는 스프링보드 역할을 하는 칩이 포함되어 있습니다.

사용자는 손목의 스마트워치와 같은 단일 전원 소스에 송신기만 배치하면 되고, 여러 수신기는 신체 아무 곳에나 배치할 수 있습니다. 시스템은 신체 결합 전력 전송이라 불리는 과정을 통해 전원에서 에너지를 활용하여 사용자 신체의 여러 웨어러블을 동시에 충전합니다. 이렇게 하면 사용자는 한 기기만 충전하면 되고, 착용한 나머지 가젯들은 그 단일 소스에서 동시에 전력을 공급받을 수 있습니다. 팀 실험에 따르면 완전 충전된 단일 전원 소스로 신체 상의 최대 10개 웨어러블 기기를 10시간 이상 구동할 수 있었습니다.

보완적 전원 소스로서 NUS 팀은 환경에서 에너지를 수확하는 것도 연구했습니다. 그들의 연구에 따르면 일반적인 사무실과 가정 환경에는 사람들이 항상 노출되는 기생 전자기(EM) 파동이 있습니다. 예를 들어 작동 중인 노트북에서 나옵니다. 팀의 새로운 수신기는 주변 환경에서 EM 파동을 수확하고, 신체 결합 전력 공급 과정을 통해 인체가 위치와 상관없이 신체 주변의 웨어러블 기기에 전력을 공급하기 위해 이 에너지를 수확할 수 있게 합니다.

팀의 방법 이점에 대해 Yoo 교수는 "배터리는 웨어러블 기기에서 가장 비싼 구성 요소 중 하나이며 디자인에 부피를 더합니다. 우리의 독특한 시스템은 배터리 필요성을 없앨 잠재력이 있어 제조업체가 기기를 소형화하고 생산 비용을 크게 절감할 수 있게 합니다. 더 흥미로운 것은 배터리 제약 없이 우리 개발이 ECG 패치, 게임 액세서리, 원격 진단 등 차세대 웨어러블 애플리케이션을 가능하게 할 수 있다는 점입니다."라고 말했습니다. NUS 팀은 송신기/수신기 시스템의 충전 효율을 계속 향상시킬 예정입니다.

자세한 정보는 Carolyn Fong 씨에게 이메일(자바스크립트 필요)로 문의하세요.