본 기술은 기판 위에 내부 도체와 이를 둘러싼 외부 도체로 이루어진 프랙탈 분할 링 공진기를 형성하고, 두 도체의 분할 갭에 각각 집중 소자형 커패시터를 넣은 무선전력전송용 평면형 메타물질 공진기입니다. 이 공진기를 여러 개 기판에 배열하면 송수신 사이 자기장을 모으는 에너지 집속 장치가 됩니다.
스마트폰 등의 공진형 무선충전은 6㎒ 인근 또는 그 이하의 주파수를 쓰기 때문에, 긴 파장에 맞추려면 권선수가 많은 헬리컬 코일이나 넓은 스파이럴을 써야 해 장치가 커지는 문제가 있었습니다. 또한 송신기와 수신기 사이 거리가 늘어나면 전송 효율이 급격히 떨어지는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 내부·외부 도체를 직사각형 펄스 파형의 프랙탈 요소로 반복 확장해 전기적 길이를 늘리고 분할 갭 커패시터로 공진 주파수를 낮춰, 가로·세로 9㎝ 이하의 평면 구조로 6㎒, 6.78㎒, 13.56㎒ 대역에서 공진합니다. 복수의 공진기를 배열한 에너지 집속 장치는 자기장을 수신 측으로 모아 전송 거리 증가에 따른 효율 저하를 완화합니다. 이에 따라 스마트폰·웨어러블 무선충전 패드와 소형 IoT 기기 급전 모듈에 적용될 수 있어 코일 부피를 줄인 얇은 충전기로도 높은 전력 전송 효율을 얻을 수 있습니다.
본 발명은 미래창조과학부의 하이브리드 전파매질을 이용한 미래전파 서비스용 안테나 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
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