계명대학교(총장 신일희)는 신유준 자동차공학과 교수와 우성호 전자공학과 교수가 학과 간 공동연구를 통해 전기차 무선전력전송(WPT) 시스템에서 발생하는 다중 고조파의 방사 전자파 간섭(EMI)을 효과적으로 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.
이번 연구성과는 최근 자동차 시스템과 전자회로·전자파 분야의 연구 역량을 결합한 공동연구 성과다. 연구 결과는 국제전기전자공학회(IEEE)가 발행하는 국제 학술지 'IEEE Transactions on Industrial Electronics'에 게재됐다.
전기차 무선충전 시스템은 전력변환 과정에서 발생하는 3차, 5차, 7차 고조파 전류가 송·수신 코일을 통해 방사되며 주변 전자기기에 전자파 간섭을 일으킬 수 있다. 기존 차폐 방식은 시스템 크기와 무게 증가로 이어지거나 특정 고조파만 선택적으로 억제할 수 있는 한계가 있었다.
연구팀은 송신부와 수신부 보상회로에 목표 고조파별 수동 LC 공진회로를 적용하는 방식을 적용했다. 고조파 전류가 주 전력전송 코일로 흐르지 않도록 차단하면서 기본 동작주파수에서의 전력전송 특성은 유지하도록 설계했다. 억제가 필요한 고조파 성분에 따라 필터를 유연하게 추가할 수 있는 모듈형 구조도 함께 제시했다.
실험 결과 3차·5차·7차 고조파를 동시에 억제했을 때 방사 EMI가 각각 22.2 dB, 14.9 dB, 16.1 dB 감소한 것으로 나타났다. 필터 적용에 따른 전력전송 효율 감소는 최대 1.6%p 수준으로 제한됐으며, 송·수신 코일 간 거리 변화 조건에서도 안정적인 저감 성능을 유지했다.
신유준 교수는 “자동차공학과와 전자공학과의 융합 연구를 통해 전기차 무선충전 시스템에서 발생하는 방사 전자파 문제를 회로 설계 관점에서 근본적으로 해결할 수 있었다”며 “향후 고출력 무선충전 시스템의 전자파 적합성 확보에 널리 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
한편, 이번 연구는 자동차공학과 신유준 교수가 제1저자, 전자공학과 우성호 교수가 교신저자로 참여한 공동연구로 수행됐으며, 계명대학교 비사연구 지원을 받아 진행됐다.
대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
