니케이 일렉트로닉스 2025/08 NTT가 와이파이전파수집기술로 배터리 없이 30분 간격으로 움직이는 센서 실현
Nikkei Electronics
요약
닛케이 일렉트로닉스_25.8월호
NTT가 와이파이전파수집기술로 배터리 없이 30분 간격으로 움직이는 센서 실현
배터리 교환이나 보수 점검이 어려운 환경에서의 사용을 겨냥, 로컬 5G도 조준
NTT가 주위의 무선 전파를 통해 효율적으로 에너지를 수집(에너지 하베스팅)하여 30분 등 일정 간격으로 센서 단말기를 가동시킬 수 있는 기술을 개발했다. 배터리 교환이 불필요하기 때문에 위험한 장소에 설치된 센서의 보수 점검 작업을 줄일 수 있다. NTT는 이 기술을 ‘NTT 쓰쿠바 포럼 2025’(5월 15~16일, 이바라키현)에서 전시했다.
이 기술의 주요 활용 사례는 IoT(사물인터넷) 센서 단말기의 잦은 배터리 교체나 유지보수 점검이 어려운 상황에서의 사용이다. 30분이나 1시간 간격 등, 실시간성을 필요로 하지 않는 상황에서의 데이터 수집에 적합하다. 예를 들면, 농장에서의 동물 건강 모니터링이나 공장의 위험 구역 계측, 스마트홈에서의 고령자나 애완동물에 대한 모니터링 등이 있다.
-- 올해 안에는 거리를 10m로 --
태양광이나 진동, 온도차 등을 통해 발전하는 방식과 비교해 전파에 의한 에너지 하베스팅에는 발전량이 작다는 과제가 있었다. 이에 대해 NTT는 전파를 통해 얻을 수 있는 µW급의 작은 전력을 조금씩 축적해 센서 단말기를 mW급으로 단시간 구동시킬 수 있는 전력량을 모은 후, 간헐적으로 동작시키도록 했다. 이를 통해 무선전파만을 이용한 발전이지만 센서 단말기에서 일정 시간 간격으로 데이터를 보낼 수 있게 된다.
이번 기술의 핵심은 무선전파(RF)의 에너지를 직류(DC) 전력으로 변환하는 RF-DC 변환기의 성능을 향상시킨 점이다. 기존 기술에서는 센서 단말기를 1회 동작시키는데 2시간의 축전이 필요했던 것을 4분의 1인 약 30분으로 단축했다.
RF-DC 변환기의 전력 변환 효율은 입력되는 주파수에 따라 달라진다. 기존에는 효율을 최대화하기 위해 특정 주파수에 맞춘 코일이나 축전기를 사용. 이것이 코스트 증대의 요인이 되었다. 이번 기술은 이와 정반대되는 발상으로, 저가의 부품만을 조합했을 경우에 완성되는 주파수 특성에 맞추어, 송신 측의 전파를 선택하도록 했다. 구체적으로는, 와이파이의 송신 주파수대에서 가장 효율이 좋은 채널을 선택하도록 했다.
현재 NTT는 실험실 내에서 와이파이 액세스 포인트로부터 약 1m 떨어진 거리에서의 동작을 확인하고 있다. 향후, 안테나의 지향성을 높이는 등의 개선을 통해 올해 안에 거리를 10m 정도로 확대하여 보다 폭넓은 유스케이스에 대응할 수 있도록 할 방침이라고 한다. NTT는 2026년경의 실증을 목표로 실증 파트너를 찾고 있다. 로컬 5G(제5세대 이동통신시스템)에서도 이번과는 다른 기술을 사용해 배터리 없는 센서 실현을 목표로 하고 있다.
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Nikkei Electronics_2025.8
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