무선 충전 기술은 크게 두 가지 범주로 나뉩니다. 수 센티미터 거리에서 전력을 전송하는 근거리(Near-Field) 방식(유도식과 공진식)과 수 미터 거리에서 작동하는 원거리(Far-Field) 방식(무선 주파수, 마이크로파, 레이저)입니다. 유도식 충전은 현재 가장 널리 사용되는 기술로, Qi 무선 충전 패드와 대부분의 자동차용 무선 충전에 적용됩니다. 한편 공진식 충전은 더 긴 전송 거리와 확장성 덕분에 산업 및 자동차 분야에서 채택이 늘고 있습니다. RF, 마이크로파, 레이저는 여전히 틈새 기술로, 저전력에서 좁은 빔으로 장거리 전력을 전송하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
유도식(Inductive)
유도식 충전기에는 두 개의 주요 유도 코일이 있으며, 스마트폰을 패드 위에 올려놓는 방식으로 사용됩니다. 하나는 충전 베이스에 있어 베이스에서 교류 전류를 생성하고, 다른 하나는 휴대 기기 내부에 내장된 충전 코일로 충전 소켓에 연결되어 함께 하나의 전력 변압기를 구성합니다. 다른 관점에서 보면, 유도식 무선 충전 기술은 1차 코일과 2차 코일이 긴밀하게 결합되는 자기 결합 현상을 기반으로 작동합니다. 교류 자속이 형성되고 송신 코일과 수신 코일이 각각 이를 전류로 변환하여 유도 전력 전송이 제대로 이루어집니다.
많은 대형 스마트폰 제조사들이 Qi 호환 단말기를 생산하거나 생산할 계획입니다. 기술이 확산됨에 따라 유도식 무선 충전은 레스토랑과 카페 같은 공공장소에 안전한 충전 스테이션을 제공하는 데 활용될 수 있습니다. 실제로 상당수의 무선 충전 솔루션 제공 업체가 이미 이러한 서비스를 진행하고 있습니다. 또한 빠르게 성장하는 EV 시장에서 일부 개발도상국을 중심으로 유도 기술 채택이 점진적으로 늘어날 것으로 예상됩니다. 오늘날 대부분의 휴대폰은 유도 충전을 기반으로 선택적 자기 정렬 기능을 갖춘 Qi 및 Qi2 표준으로 충전합니다.
공진식(Resonant)
공진식 충전에서는 두 개의 구리 코일이 사용됩니다. 하나는 무선 충전 패드와 매트에 설치되고, 다른 하나는 스마트폰, 이어버드, 스마트 밴드 등의 기기에 장착됩니다. 두 코일은 모두 일치하는 공진 전자기 주파수에 맞춰 조정됩니다. 공진 기술은 긴 거리에 걸쳐 뛰어난 유연성과 위치 자유도를 갖고 무선 전력을 전송할 수 있습니다. 자기 공진 결합은 느슨한 결합 방식이므로 전력 전송 효율이 낮고 전자기 방출이 더 큽니다.
공진식 충전은 코일이 약하게 결합되어 있고 유사한 공진 주파수로 조정되어 있기 때문에 더 긴 거리에서 작동할 수 있고 코일 정렬이 어긋나도 오류에 더 관대합니다. 공진식 충전은 동시에 여러 기기에 전력을 전송할 수 있고 코일의 크기가 동일하지 않아도 된다는 장점이 있습니다. 따라서 공진식 충전은 허용 오차가 더 넓어 산업 또는 자동차 분야에 이상적입니다.
무선 주파수(RF)
RF 무선 충전은 소형 배터리로 작동하며 전력 소모가 매우 적은 기기를 충전하는 데 사용됩니다. RF 파를 송출하는 송신기와, 기기 내부에 내장된(코일이 아닌) 수신기가 RF 에너지를 받아 DC 전압으로 변환하는 구조입니다. 송신기가 콘센트에 연결되면 전파가 발생합니다. 동일한 주파수로 설정되어 있으면 기기를 쉽게 충전할 수 있습니다.
유도식과 공진식 충전에 더 큰 제한이 가해진다면 무선 주파수 무선 충전에 대한 수요가 분명히 증가할 것입니다. RF 충전을 이용하면 케이블과 플러그의 방해 없이 보청기를 그릇에 넣기만 해도 즉시 충전할 수 있습니다. 따라서 유도식에 비해 RF 충전은 더 강력한 기술 응용과 함께 더 큰 기회를 제공합니다.
기타
원거리 방식은 레이저와 마이크로파 복사를 이용해 무선으로 전력을 전송하는 데 사용됩니다. 마이크로파 대역의 전파를 통해 장거리 전송을 가능하게 하는 더욱 지향성이 높은 방식입니다. 레이저와 마이크로파 복사는 장애물 없이 장거리에 걸쳐 많은 에너지를 전달할 수 있어 산업 및 군사 분야에서 널리 사용됩니다.
무선 복사를 이용한 무선 충전 기술은 RFID 카드, 무선 센서, 인체 삽입형 기기, LED를 충전하는 데 사용될 수 있습니다. 마이크로파 무선 충전은 모바일 응용 분야에 적합합니다.