(요약/배경) 배터리 충전이 필요없는 웨어러블 디바이스가 있다고 한다. 이와 관련한 기술정보를 알고싶으며 향후의 창업에 적용하고자 함.

(와이파이 백스캐터 및 국소형 솔라셀기술) 워싱턴대 컴퓨터 엔지니어링 연구소 소속의 연구진은 TV나 휴대폰, 그리고 무선 Wi-Fi에서 나오는 무선주파수 신호를 통해 전력을 얻어 동작하는 신형 통신 시스템을 최근 개발했다. 시스템의 명칭은 와이파이 백스캐터(Wi-Fi Backscatter)다. 와이파이 백스캐터 시스템에는 안테나를 이용해 와이파이 무선주파수 신호를 수집하고, 이를 전력으로 변환시키는 ‘주위환경 후방산란(Ambient Backscatter)’이라는 기술이 적용되었다. 카드 크기의 회로판 모양인 이 시스템은 공기 중에 떠다니는 다양한 무선주파수의 신호를 감지하여 이를 수천 마이크로와트(㎼)의 전력으로 변환하여 준다. 또한 본 백스캐터 시스템이외의 필용 전기량은 쌀알 크기 정도의 극소형 솔라셀에 의해 주변의 광원을 수집하여 전기 생산이 가능하다. 신용카드 크기만한 두 장치가 신호를 주고받는 과정에서 TV전파만으로도 LED 전구 하나를 밝히는 전력도 생산해 낸다. 이 장치에는 배터리가 들어가지 않기 때문에 영구적으로 사용할 수 있고 한번 장착하면 장기간 별도의 관리가 필요치 않다. 열쇠고리에 장착해서 잃어버린 열쇠고리가 어디 있는지 찾는 간단한 용도로부터 장치를 집 벽속에 구석구석 심어서 집 상태를 모니터링하는 복잡한 일까지 다양하게 활용할 수 있다.

그림1. 워싱턴대 와이파이 백스캐터 / 그림2. 에너지 하베스팅 기술이용 배터리프리

(극소에너지하베스팅 기술) 혁신적인 IT기술을 사용한 에너지 하베스팅 기술을 통해 태양광, 열 전기, 전자기, 진동 에너지와 같은 다양한 에너지원에서 나노 전력을 추출하고 관리하는 시스템을 개발할 수 있다. 수년간 지속되는 배터리 수명이 현실화되는 IT기술은 기존의 배터리 전원 시스템으로는 불가능한 새로운 애플리케이션의 세계를 열고 있다. 공장 또는 농장의 무선 모니터링을 위한 태양열 전원 센서부터 체열을 사용한 의료 및 피트니스 장비 센서 구동에 이르기까지 본 기술을 사용할 수 있음.

(배터리 없는 휴대폰 기술 및 기타 웨어러블에의 이용) 이번 워싱턴대의 배터리프리 휴대폰 시제품은 주위의 무선신호나 빛에서 극소량의 전력을 얻어 구동하는 새로운 핸드폰을 개발해 휴대전화 개발 역사에 새로운 전기를 마련했다. 연구팀은 배터리 없는 상업용 프로토타입 전화기를 사용해 스카이프 전화를 거는데 성공함으로써 음성을 송수신하고 기지국과 통신이 가능함을 입소리를 전달하는 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하는 것과 같은 대부분의 최신 셀룰러 전송에서 전력 소모가 많은 단계들을 제거했다. 대신 사람들이 통화할 때 전화 마이크나 스피커에서 발생하는 작은 진동을 이용하는 것에 착안했다. 마이크나 스피커와 연결된 안테나는 해당 동작을 셀룰러 기지국에서 방출되는 표준 아날로그 무선신호로 변환한다. 기본적으로 이 과정은 반사된 무선신호의 음성패턴을 거의 전력을 소비하지 않는 방식으로 인코딩한다. 음성 전송은 전화기 마이크의 진동을 사용해 음성 패턴을 반사 신호로 인코딩한다. 반대로 음성을 수신하기 위해서는 인코딩된 무선신호를 전화의 스피커가 포착한 음성진동으로 변환한다. 또 이 휴대폰 시제품으로 비디오를 보고, 저전력 E-잉크 스크린을 사용해 디스플레이 기능을 추가할 예정이다. 이 기술은 현재, 초입단계의 아이디어 신기술이므로, 창업자는 본 기술이 시대를 앞서 가고, 미래기술을 앞당기고 신시장을 빨리 선점할 수 있는 기회기술이므로 큰 관심을 두고 개발할 필요가 있다. 그러므로 본 기술을 응용하여 여타 웨어러블 기기에 확장할 필요가 있다.

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1. 와이파이 백스캐터 시스템은 안테나를 이용해 와이파이 무선주파수 신호를 수집하고, 이를 전력으로 변환시키는 기술이다. 카드 크기의 회로판 모양인 이 시스템은 공기 중에 떠다니는 다양한 무선주파수의 신호를 감지하여 이를 수천 마이크로와트(㎼)의 전력으로 변환하여 준다.
2. 본 기술은 현재, 초입단계의 아이디어 신기술이므로, 창업자는 본 기술이 시대를 앞서 가고, 미래기술을 앞당기고 신시장을 빨리 선점할 수 있는 기회기술이므로 큰 관심을 두고 개발할 필요가 있다. 그러므로 본 기술을 응용하여 여타 웨어러블 기기에 확장할 필요가 있다.

<참고자료·문헌>

-www.sciencetimes.co.kr/?news=배터리-없는-미래형-휴대폰-개발

-www.elecreview.co.kr/article/articleView.asp?idx=7305

<전문용어>

와이파이 백스캐터 시스템, IT기술사용 에너지 하베스팅 기술, 배터리프리