워프솔루션은 충전선 없이 대량의 센서나 스마트 기기를 무선으로 충전할 수 있는 기술을 개발하는 원거리 무선충전 개발 전문기업이다. 워프솔루션은 RF(Radio Frequency)를 이용한 무선전력 전송기술의 핵심부품인 RF수신칩을 자체 개발하고 이 칩이 내장된 전자제품을 충전할 수 있는 기술로 업계에서 크게 주목받고 있다.

이경학 워프솔루션 대표는 “기지국이나 중계기에서 보내지는 신호 중 95% 이상이 버려진다. 추진체 격인 전력 또한 공중에서 사라져 ‘버려지는 전력을 충전에 이용할 수 없을까’라는 생각으로 개발을 시작했다”고 밝혔다.

이 대표는 “RF 기반 무선충전 기술은 자기유도 방식처럼 충전 패드에 붙여 놓아야 하는 불편함을 극복하고, 멀리서도 안정적으로 전력을 공급할 수 있다”고 밝혔다. 이 기술은 900MHz, 2.4GHz, 5.7GHz 등의 다양한 주파수 대역을 사용하며, 최대 61GHz까지 확장할 수 있어 향후 IoT 센서, ESL 등 저전력 기기부터 스마트폰, AR 글래스와 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다.

현재 워프솔루션은 IoT 센서와 ESL 시장을 타깃으로 기술 상용화를 준비 중이다. 이 대표는 “RF 무선전력 전송기술은 에너지 하베스팅과도 결합될 수 있어 배터리 교체가 불필요한 솔루션을 제공할 수 있다”며, “향후 다양한 산업 분야에서 응용 가능성이 크다”고 설명했다.

RF 무선충전 분야에서 워프솔루션은 독보적인 원천 기술을 보유하고 있다. 이 대표는 “현재 일부 미국 기업들이 RF 기반 무선충전 기술을 개발 중이지만, 한국에서는 워프솔루션이 최초이자 유일한 기업으로 상용화를 추진 중”이라고 강조했다.

워프솔루션은 2022년 ITU(국제전기통신연합)의 주파수 규격 발표 이후 기술 개발에 박차를 가하고 있으며, 이 대표는 올해 말이나 내년부터는 상용화가 본격화될 것으로 예상했다. 이를 통해 전 세계적으로 빠르게 성장하는 무선충전 시장에서 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

- 워프솔루션의 이경학 대표님을 모셨습니다. 워프솔루션은 무엇을 하는 회사입니까?

“비메모리 반도체를 개발하는 회사입니다. 반도체는 크게 메모리 반도체와 비메모리 반도체로 나눌 수 있는데, 우리나라는 메모리 반도체 쪽에 강점이 있죠. 그런데 저희 회사는 비메모리 반도체, 그중에서도 전력 반도체를 개발하는 회사입니다.

전력 반도체에도 다양한 종류가 있는데, 저희는 그중에서도 GaN(Gallium Nitride)이라는 소재를 사용해서 저주파가 아니라 고주파 대역에서 주로 사용되는 RF 비메모리 전력 반도체를 개발하고 있습니다.

예를 들어, 파워 앰프라는 소자가 있는데, 이 소자는 신호를 증폭하는 역할을 합니다. 원래는 저전력에서 많이 사용되던 소자인데, 저희는 이걸 고전력과 고주파수 대역에서도 사용할 수 있도록 자체적으로 개발하고 있습니다.

또한, 무선전력 전송기술을 위해서는 송신부와 수신부가 모두 필요합니다. 송신부는 전력을 보내는 역할을 하고, 수신부는 그 전력을 받아서 충전하는 역할을 하죠. 저희는 RF 전력 반도체를 이용해 송신부와 수신부 모두를 개발하고 있는데, 쉽게 말하면, 우리가 흔히 쓰는 어댑터를 칩으로 만든다고 생각하시면 됩니다.”

- 무선충전 기술은 이미 범용화되지 않았습니까? 핸드폰에도 탑재돼서 나오고 차에도 무선충전 패드가 있고요. 무선충전기도 많이 보급돼 있는데 대표님 회사의 무선충전은 어떻게 다른가요?

“저희가 개발하고 있는 RF 무선충전 기술은 보통 3세대 무선전력 전송기술이라고 부릅니다. 방금 말씀하셨던 것은 자기유도 방식이라 하는데 1세대 무선전력 전송기술로, 일종의 트랜스포머 역할을 한다고 보시면 됩니다. 충전기와 붙여서 충전하는 방식이죠.

2세대는 전기자동차처럼 어느 정도 떨어져서 충전할 수 있는 자기 공진 방식입니다. 충전기와 기기가 약간의 거리를 두고도 충전이 가능한 방식이죠. 그리고 3세대 기술은 RF(무선 주파수)를 이용해서 멀리서도 충전할 수 있게 만든 방식입니다.”

- 2세대도 아직 제대로 상용화가 안 됐죠?

“2세대 같은 경우에는 우리나라에 원천 기술이 없고 미국에 있는 와이트리시티(WiTricity)라는 회사에서 메인 기술을 가지고 있다 보니까 우리 기술에 접목하기가 까다롭습니다. 원천 기술들을 다 외국에서 가지고 있다 보니까 쉽게 접근하기가 어렵다고 보시면 되겠습니다.”

- 우리가 일상생활에서 많이 보는 것은 소위 1세대 무선충전 기술이군요. 붙여서 충전하는 것인데 약간만 틀어져도 충전이 잘 안 되더라고요.

“그래서 애플이 자석을 이용해서 기기를 충전 패드에 정확하게 위치시킬 수 있도록 만든 제품을 내놓았죠. 맥세이프(MagSafe) 방식이라고 합니다.”

- 다시 정리하면, 지금 많이 쓰고 있는 것이 자기유도 충전, 즉 WPC 방식이고, 2세대라고 부르는 것은 자기공진 충전 방식이죠?

“네. 보통 무선충전에 대한 규격 단체로 WPC(Wireless Power Consortium)가 있는데 여기에서는 근거리에서 기기를 충전하는 방식을 관리하고 있어요. 우리가 흔히 사용하는, 기기를 충전 패드에 올려서 충전하는 방식이 바로 이 WPC의 규격을 따릅니다.

반면, 거리가 떨어져서 충전할 수 있는 기술을 관리하는 단체는 A4WP((Alliance for Wireless Power)라고 합니다. 에어퓨얼 얼라이언스(AirFuel Alliance)라고도 부릅니다. 이 단체는 떨어져서 충전하는 기기들을 위한 표준을 관리하죠. 그래서 붙여서 충전하는 방식은 WPC에서 인증을 진행하고, 2세대부터는 A4WP가 관리하고 있습니다.”

- 자기유도 충전 방식, 예를 들어 핸드폰에 들어가는 그 기술 방식은 조금만 틀어져도 충전이 잘 안 되거나 하는데 자기 공진 충전 방식은 그래도 한 30cm 정도 떨어져서도 충전이 되는 거죠?

“자기 공진 방식은 30cm가 될 수도 있고 50cm가 될 수도 있는데 대신 위치가 고정돼 있어야 합니다. 어느 정도 떨어져도 되지만, 고정된 위치에서 충전해야 하는 단점은 있습니다.”

- 대표님 회사에서 하는 기술을 설명하기 전에 기존에 나왔던 것부터 제가 차근차근 먼저 여쭤보려고 합니다. 1세대 자기유도 충전 방식은 10W(와트) 미만이죠?

“현재 자기유도 방식은 BPP와 EPP라는 방식을 사용되고 있습니다. BPP(Baseline Power Profile)는 5W 미만, EPP(Extended Power Profile)는 10W 이상을 이용해서 출력하는 방식입니다. 보통 우리가 사용하는 스마트폰의 무선충전은 10W 미만을 많이 사용하는데, BPP나 EPP 방식으로 인증을 받아서 진행하고 있는 상황입니다.”

- 보통 사람들이 5W, 10W라고 해도 어느 정도인지 가늠이 잘 안 되는데, USB 충전기가 얼마 정도 되나요?

“그게 5W 미만입니다.”

- 그러면 충전 속도는 무선이나 유선이나 똑같다는 얘기입니까?

“거의 유사하게 되어 있는데, 대신 충전 효율이 다릅니다. 유선의 경우에는 100% 효율을 가지고 있지만, 무선은 70% 정도의 효율을 갖고 있어서 실제 5W라고 해도 무선충전에서는 약간의 손실이 발생합니다.”

- 70% 정도의 충전 효율이면 약 3~4W 정도로 보면 되겠군요. 조금 느리다는 것이죠?

“예, 느립니다. 만약 앞으로 EPP나 MPP(Medium Power Profile) 정도로 간다고 조금 빠르게 충전할 수 있는 솔루션이 있습니다.”

* BPP, EPP, MPP : 무선 전력 전송(WPT) 시스템의 충전 표준과 관련된 용어로, 주로 전기차(EV) 및 다른 무선 충전 기기에서 사용된다. 무선 충전기의 출력 전력과 안전 기준을 구분하는 표준이다.

* BPP(Baseline Power Profile): 저전력, 주로 소형 기기 충전(5W 수준).

* EPP(Extended Power Profile): 중간 전력, 주로 고속 무선 충전이 필요한 중형 기기(15W 수준).

* MPP(Medium Power Profile): 고출력, 주로 전기차와 같은 고전력 충전 필요(수십 kW 수준).

- 5W면 몇 암페어 정도인가요?

“5V(볼트) 1A(암페어)가 일반적입니다.”

- 자기공진 충전방식은 자동차 같은 데 주로 이용하니까 와트수가 높겠군요?

“그렇죠. 전기자동차의 경우, 우리가 일반적으로 충전할 때 11kW 또는 22kW로 충전합니다. 11kW는 일반 충전 속도이고, 22kW는 급속 충전할 때 사용하는 전력량입니다. 무선전력 전송도 똑같습니다. 주파수는 85kHz를 사용합니다. 현재 우리나라에서는 무선전력 전송방식은 11kW로 허가가 나와 있습니다.”

- 기존에 나와 있던 무선충전 기술 방식에 대해서 알아봤는데요, 대표님 회사에서 하는 마이크로파 RF를 활용하는 충전 방식에 관해 설명 좀 해주시죠.

“저희는 원거리 무선전력 전송기술을 위해 마이크로웨이브 주파수 대역을 사용하고 있습니다. 마이크로웨이브는 주로 300MHz에서 300GHz 사이의 주파수를 말하는데, 이 중에서도 ISM 밴드라는 주파수 대역이 따로 있습니다. 이 ISM 밴드는 산업(Industry), 과학(Scientific), 의료(Medical) 용도로 사용할 수 있는 주파수 대역을 의미하죠.

저희가 사용하는 주파수는 주로 900MHz, 2.4GHz, 5.7GHz, 그리고 24GHz 대역입니다. 최근에는 61GHz까지도 적용할 수 있습니다. 다만, 900MHz 대역은 우리나라에서 KT 통신망이 사용하는 대역이기 때문에, 별도의 허가를 받아서 저전력으로 송신해야 합니다. 이를 위해 저희는 1W 미만의 아주 낮은 전력으로 특정 공간에만 전송하는 솔루션을 개발하고 있습니다.

또한, 2.4GHz와 5.7GHz 대역은 이미 와이파이나 블루투스 같은 통신 기술들이 사용하고 있기 때문에, 간섭(인터페어런스) 문제가 발생할 수 있습니다. 그래서 저희는 주로 900MHz 대역을 우선적으로 개발하고 있으며, 앞으로 24GHz나 61GHz 같은 더 높은 주파수를 활용한 새로운 애플리케이션 개발도 함께 진행하고 있습니다.”

- 높은 주파수는 배터리 용량이 큰 애플리케이션을 충전할 때 사용하는 것인가요?

“아닙니다. 간섭 때문에 그런 것이고요, 높은 주파수가 아니어도 높은 파워를 쏠 수만 있다면 충전하는 데 큰 문제는 없습니다.”

- 앞에서 1W 미만이라고 하셨나요?

“현재 900Mz는 1W고요, 2.4GHz는 15W 이상, 그다음에 5.7GHz는 32W 이상으로 파워는 점점점 높아집니다.”

- 1W 미만이면 기존 무선충전 방식의 5분의 1 정도로 느린 것 아닌가요?

“지금은 5분의 1이지만, 우리가 자체적으로 개발하고 있는 충전 방식으로 MFMC라고 있는데 다중 주파수를 이용해서 충전하는 방식입니다.”

- MFMC는 무엇의 약어입니까?

“멀티 프리퀀시 멀티 채널(Multi-Frequency Multi-Channel)의 약자입니다. 이 방식은 다중 주파수를 이용해서 충전하는 방식인데요, 쉽게 말하면 1W짜리 전력 5개를 동시에 사용할 수 있다는 의미입니다. 즉, 1와트씩 5개를 사용하면 총 5W가 되는 거죠. 이렇게 주파수를 나눠서 동시에 여러 개의 전력을 전달하는 방식으로, 다양한 용도로 활용할 수 있습니다.”

- 현재 대표님 회사에서 가진 기술로 적용할 수 있는 분야가 있을까요?

“현재 저희 기술은 IoT 센서나 ESL(전자 가격 라벨) 같은 저전력 애플리케이션 시장에 적용될 수 있습니다. 앞으로는 CF100(Carbon Free 100)이나 RE100(Renewable Energy 100) 같은 항목들이 필수적인 사회가 될 텐데, 이때 버려지는 RF 에너지를 모아서 활용하는 초저전력 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 기술이 중요한 역할을 할 겁니다.

예를 들어, 마트에 가면 ESL이 붙어있는 걸 볼 수 있죠. 마트 하나에만 3만에서 6만 개 정도의 전자 라벨이 사용되는데, 이 라벨들은 보통 코인 건전지 2개로 작동합니다. 시간이 지나면 이 배터리들을 모두 교체해야 하죠.

하지만, 향후에는 공기 중의 에너지를 모아서 충전할 수 있는 에너지 하베스팅 기술을 활용하면, 배터리를 교체할 필요 없이 실시간 모니터링이 가능해집니다. 이렇게 되면 배터리 교체에 따른 번거로움도 없고, 지속적으로 성능을 유지할 수 있는 효율적인 솔루션이 될 것으로 생각합니다.”

* 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) : 주변 환경에서 존재하는 다양한 형태의 에너지를 수집하여 이를 전기로 변환해 사용하는 기술. 에너지원은 빛, 열, 진동, 전자기파 등이며, 이 기술을 통해 소형 전자기기나 센서 등에 배터리 없이도 전력을 공급할 수 있다.

- 일반 개인 용도라기보다 산업용 쪽을 먼저 보고 계신 거군요?

“그렇습니다. 처음부터 B2C를 하기는 어려워서 B2B 사업을 먼저 진행할 생각입니다. 기업 고객들이 원하는 것은 보통 한 번에 여러 개의 기기를 동시에 충전할 수 있는 방식입니다. 저희 솔루션은 1대1 충전으로 보면 매력적이지 않은데, 1대4로 봤을 때 아주 매력적인 기술이라고 생각하고 있습니다.”

- RF 충전 방식에도 어떤 표준이 정립돼 있습니까?

“ITU(국제전기통신연합)라는 주파수와 전력 전송 관련 표준을 관리하는 국제적인 표준 단체가 있습니다. ITU에서 2022년에 무선전력 전송에 사용할 수 있는 주파수를 선정했습니다. 선정된 주파수는 900MHz, 2.4GHz, 5.7GHz, 그리고 61GHz입니다. 최근에는 24GHz 대역도 적용할 수 있도록 논의가 진행 중입니다. 각 주파수 대역별로 사용할 수 있는 전력량(파워)에는 차이가 있습니다. 일본의 경우, 이미 표준화가 완료된 상태입니다.”

- 충전 방식에 대한 표준화 단체로 WPC나 A4WP 같은 데가 있다고 말씀하셨는데 RF 방식에 대한 표준화 단체는 따로 없습니까?

“앞서 말씀드렸듯이 붙여서 충전하는 방식은 WPC에서 관리하고요, 떨어져서 충전하는 방식들은 A4WP에서 관리하고 있습니다. 그래서 RF 방식도 A4WP에서 함께 관장하고 있습니다.”

- 제가 이걸 여쭤본 이유는, 결국 무선전력 전송 시장이 성장하면 다양한 회사들이 칩을 개발할 텐데요, 이때 기술 표준을 기반으로 개발을 해야겠죠. 물론 칩마다 효율이나 성능에는 차이가 있을 수 있겠지만, 결국 다른 회사에서 만든 수신부가 우리 회사에서 만든 송신부와도 호환이 되어야 하지 않겠습니까?

“네, 말씀하신 대로 표준을 따라가는 게 일반적입니다.”

- 그러면 지금 RF 충전 방식은 말씀하신 대로 IoT라든지, ESL이라든지 전력을 적게 소모하는 센서류나 표시기 같은 것에 주로 보급될 것으로 보는 것이죠?

“네, 저희가 생각하는 애플리케이션 시장을 보면, 송신부는 애플리케이션이 늘어나더라도 그 수량이 그렇게 많지는 않으리라고 보고 있습니다. 이유는 송신부 하나로 여러 기기를 동시에 충전할 수 있기 때문입니다.

반면에, 수신부는 다양한 애플리케이션에 접목할 수 있어서 훨씬 더 많은 수량이 필요할 겁니다. 그래서 저희는 수신부의 핵심 부품인 렉티파이어 소재를 자체 개발하는 데 더 큰 비전이 있다고 보고, 그쪽을 중점적으로 개발하고 있습니다.”

* 렉티파이어(Rectifier) : 교류(AC) 전류를 직류(DC) 전류로 변환하는 전자 소자. 무선 전력 전송 시스템에서는 송신부에서 전송된 교류 신호를 수신부가 받아들인 후, 이 렉티파이어를 통해 전력을 직류로 변환해 기기에 사용할 수 있게 한다.

- 표준과 그에 따른 상용화 시기는 예측할 수 있을 정도로 가까이 와있는 상황입니까?

“사실 상용화에 대해서 많은 분이 문의도 하고 걱정도 하십니다. 하지만, 2022년 ITU에서 관련 규격을 선포한 이후, 여러 나라에서 이 규격에 따라 시스템을 도입하려는 업체들이 많이 늘어나고 있습니다. 이런 상황을 보면, 이제 상용화로 가는 단계가 멀지 않았다고 생각합니다.”

- 말하자면 송신부는 전원에 연결해서 에너지를 쏘게 하고 주변에 시계라든지 키라든기 배터리가 들어있는 기기에 수신기를 장착해서 충전하는 방식인 건가요?

“그렇습니다. 큐브드 마우스, 스마트 워치, 스마트 링, 그리고 AR 글래스 같은 웨어러블 기기에도 적용될 수 있습니다. 이 외에도 더 나아가 사람이 접근할 수 없는 곳에도 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 요즘 싱크홀 문제가 자주 발생하는데, 도로를 만들 때 센서를 함께 설치해 두고, 차량이나 드론이 지나가면서 전력을 공급하면 도로 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.

또한, 바이오 헬스케어 분야에도 쓰일 수 있습니다. 예를 들어, 몸속에 넣는 내시경이나 심장 판막 같은 경우, 지금은 5년에서 7년마다 배터리를 교체하기 위해 수술을 해야 합니다. 하지만, 저희 기술을 이용해서 외부에서 무선으로 자동 충전하는 시대가 오지 않을까 기대하고 있습니다.”

- 지금 회사에서는 송신부와 수신부를 다 만들어 놓은 건가요?

“저희는 오랫동안 5G 핵심 부품을 자체적으로 개발해왔습니다. 원래는 통신 시스템을 주로 개발해왔는데, 이후에 이 기술을 바탕으로 무선전력 전송기술을 접목하겠다는 계획을 세웠죠.

그런데 코로나19로 인해 무인 시스템이 급격히 활성화되면서, 무선전력 전송기술에 대한 수요가 더 빠르게 증가했습니다. 많은 사람이 이 기술을 다양한 분야에 적용하고 싶어해서, 저희도 원래 계획보다 무선전력 전송기술 개발을 서둘러 진행하게 되었습니다. 결국, 통신 부품 개발보다 이 기술을 먼저 적용하는 방향으로 전환해 조금 더 앞당겨서 개발을 진행했습니다.”

- 그러면 시제품들은 다 나와 있습니까?

“주파수별로는 개발을 완료한 것도 있고 추가로 개발하고 있는 것도 있습니다.”

- 대표님 회사에서 하는 RF 충전 분야에서 제품을 개발하거나 시제품을 내놓은 기업이 있습니까?

“우리나라에는 저희가 최초이기도 하고 유일한 회사인데 미국에는 많은 회사가 있습니다. 예를 들어 에너저스(Energous), 오시아(Ossia), 파워캐스트(Powercast) 그리고 구루(Guru) 같은 회사들이 있습니다. 미국 회사들이 발 빠르게 움직이고 있습니다.”

- 중국이나 일본 등지에도 우리가 모르는 회사가 있을 수 있겠네요?

“ITU에서 표준을 발표하면서, 이와 관련된 애플리케이션 시장이 크게 확장될 것으로 예상합니다. 그래서 이미 많은 기업이 기술 개발을 진행하고 있지 않을까 생각합니다.”

- 회사 설립하신 지는 얼마나 됐습니까?

“2016년 1월에 설립해서 9년 차가 됐습니다.”

- 무선충전 관련된 송수신 칩을 개발한 지는 얼마나 됐습니까?

“5년 정도 됐습니다.”

- 매출은 좀 나고 있습니까?

“사실, 앞서 말씀드린 것처럼 국제 규격이 완전히 정해지기 전까지는 제품을 판매할 수 없었습니다. 그동안 저희는 연구 개발에 집중하면서 새로운 아이템들을 개발해왔고, 이제 그 기술을 적용할 준비를 하고 있습니다.

앞으로는 이 기술이 다양한 아이템에 적용될 수 있어서, 이를 위한 모듈이나 칩을 자체적으로 공급할 수 있도록 준비하고 있습니다.”

- 그런데 작년에 흑자 전환하셨어요. 어떻게 된 것입니까?

“저희는 자기유도 방식, 자기공진 방식, 그리고 RF 방식을 모두 자체적으로 개발하고 있습니다. 이 중에서 판매할 수 있는 것은 현재 자기유도 방식뿐입니다. 그래서 저희는 자기유도 방식을 활용한 애플리케이션 시장을 타깃으로 모듈을 개발하여 납품하고 있습니다.

RF 방식의 경우에는 현재 PoC(Proof of Concept) 단계에서 대기업들과 협력 중입니다. 기술 검증을 통해서 실제 제품에 적용할 수 있는 솔루션을 개발하고 있는 상황입니다.”

- 이 기술이 IoT 센서라든지, 어떤 제품에 적용하면 제대로 효과가 나타나는지 테스트를 하는 과정이군요?

“그렇습니다. 보통 2년 또는 3년 타깃으로 개발을 진행하고 있고요, 또 1년 또는 2년 정도 되는 기술 검증을 진행하고 있습니다.”

- 기술 검증을 진행하면 비용을 지급합니까?

“네, 기술 용역으로 진행하는 것이기 때문에 용역비를 받습니다.”

- 검증이 잘 끝나서 채택되면 어떻게 됩니까?

“양산에 들어갑니다.”

- 현재 한국에서는 워프솔루션이 3세대 RF 기반 무선전력 전송기술을 보유한 유일한 회사라고 말씀하셨고, 북미에서는 이미 몇몇 기업들이 이 분야에서 활동 중이라고 하셨습니다. 앞으로 이 시장이 커지면서 더 많은 기업이 참여할 것 같은데, 워프솔루션의 경쟁력은 무엇입니까?

“참여 기업이 늘어나면 어려워지지 않을까 걱정하지만, 저희는 그렇게 생각하지 않습니다. 오히려 파트너가 더 많아질 것이라고 보고 있으며, 그로 인해 시장이 확대될 것으로 생각하고 있습니다.

그 이유는 저희가 자체적으로 원천 기술을 개발하는 회사이기 때문입니다. 저희가 만든 칩을 사용할 수 있도록 공급해주고, 거기에 맞는 솔루션을 개발해 준다든지, 패키지와 모듈을 제공해준다면 시장을 이끌고 가는 효과를 가질 수 있을 것으로 보고 있습니다. 그래서 시장이 커지면 커질수록 저희에게는 더 유리할 것으로 생각합니다.”

- 송신부 칩과 수신부 칩의 사이즈는 다 다르죠?

“송신부는 파워가 높아서 칩 사이즈가 커질 수밖에 없습니다. 그렇다고 칩이 엄청 커지는 것이 아니라 보통 1mm×1mm 정도입니다. 그리고 수신부는 700㎛×700㎛ 정도 됩니다. 나중에 높은 파워가 되면 어레이 형태로 붙기 때문에 TR 개발하는 것과 유사하다고 보시면 됩니다.”

- 그렇군요. 아날로그 반도체라고 봐야 하겠군요.

“네, 지금은 다 아날로그 반도체로 하고 있습니다.”

- 송신부는 전원에 꽂아서 수신부가 받을 수 있는 주파수로 변환해서 보내주면 수신부에서 받는다는 것인데 조금 더 구체적으로 설명해 주시죠.

“기지국과 휴대폰 간의 통신을 예로 들어 보겠습니다. 기지국에서 신호를 보내면 휴대폰이 그 신호를 받아서 통신이 이루어지죠. 이때 전력은 통신의 추진체 역할을 합니다. 기지국에서 전력을 쏘면, 신호가 휴대폰까지 도달하고 나면, 그 전력은 다시 사용되지 않습니다.

하지만, 저희가 하는 무선 전력 전송방식은 조금 다릅니다. 예를 들어, 2.4GHz 주파수가 날아오면, 저희의 안테나가 그 주파수를 받아들여 그 안에 포함된 에너지를 추출하는 방식입니다. 이렇게 받은 RF 에너지를 DC 전력으로 변환하는 역할을 하는 것이 바로 렉티파이어(Rectifier) 소자입니다. 이 소자는 RF 신호를 받아서 전력으로 변환시켜 충전기가 충전할 수 있도록 해주는 역할을 합니다.”

- 그런데 무선 통신 중에 전기 에너지만 빼가면, 예를 들어 음성 신호가 전달되지 못하는 것 아닌가요?

“기존 시스템과 비교하면, 저희 방식은 훨씬 더 간단해질 수 있습니다. 기존에는 통신 신호와 전력 신호가 같은 경로를 사용하기 때문에, 이를 변조하고 복조하는 회로가 필요했습니다. 하지만, 저희 시스템에서는 통신과 전력을 각각 따로 분리해서 전송할 수 있기 때문에, 복잡한 변복조 회로가 필요 없습니다.

기존 WPC 방식은 인밴드(In-Band) 방식이라고 불리는데, 하나의 주파수 대역에서 전력과 통신 신호를 동시에 전송합니다. 예를 들어, 주파수 대역 내에서 전력을 공급하면서, 일정한 간격으로 핑(Ping) 신호를 보내 통신을 진행하는 방식이죠.

하지만 저희는 아웃밴드(Out-of-Band) 방식으로, 전력과 통신을 분리합니다. 즉, 전력은 계속해서 전송되지만, 통신은 통신만 하도록 두 개를 분리해서 충전하겠다는 것이 A4WP 표준의 핵심입니다.”

- 처음에 이 분야를 사업화해야겠다고 생각하신 이유나 계기가 있습니까?

“저는 1999년부터 RF 관련 업무를 진행해왔습니다. 당시 LG전자 종합기술연구소에서 RF 전력 증폭기를 개발하고 있었는데, 이 기술은 통신 시스템에서 주로 사용됐습니다. 그런데 이 전력 증폭기를 보면서, ‘왜 이걸 통신에만 사용하고, 전력 전송에는 적용하지 않을까’라는 의문이 들기 시작했습니다.

그 후, 이 시스템을 더 깊이 공부하면서 전력을 무선으로도 전송할 수 있겠다는 가능성을 발견하게 됐습니다. 그러던 중 CISS(Center for Integrated Smart Sensors ; 스마트IT융합시스템 연구단)라는 국가 연구 단체와 협력하게 되었고, 이곳에서는 센서를 개발하고 있었는데, 센서를 사용하는 과정에서 전력을 공급하기 위해 배터리를 연결해야 하는 복잡한 문제들이 있었습니다. 그래서 이 문제를 해결하기 위해 무선전력 전송을 접목해보자는 아이디어가 나왔고, 그 시도가 성공적으로 진행되었습니다.

그렇게 해서 2016년 1월에 CISS 연구단과 함께 공동 창업을 하게 되었고, 그 이후로 무선전력 전송기술 개발을 본격적으로 시작하게 되었습니다.”

- 그래서 그분들이 지분을 갖고 있군요. 작년 매출은 100억 아래였지만, 이익도 조금 난 것으로 봤는데요, 앞으로의 계획은 어떻게 잡고 계십니까?

“최근 시장 트렌드를 보면, 이전에는 없었던 새로운 분야들에서도 많은 문의를 받고 있습니다. 예를 들어, 건설이나 바이오 헬스케어 같은 산업 분야에서 연락이 오고 있고, 특히 군사 분야에서도 저희 기술을 활용할 가능성이 있다고 해서 많은 이야기를 나누고 있습니다.

아직 관련 규제가 마련되지 않았지만, 규제가 만들어지면 시장이 급격하게 확대될 것으로 기대하고 있습니다. 내년 초쯤 되면 일부 규격이 완화될 예정이기 때문에, 올해 말이나 내년부터는 관련 시장이 빠르게 확장될 것으로 긍정적으로 보고 있습니다.”

- 상장 계획도 있습니까?

“목표가 있기는 하지만, 지금 여러 가지로 고민하는 상태입니다. 일반 상장을 할 것인지, 아니면 기술 상장을 할 것인지 등 여러 가지 생각 중입니다.”

- 국내에 아날로그 하는 팹리스(Fabless) 회사들이 이 분야에서 가능성을 보고 뛰어든다고 했을 때, 진입 장벽이 좀 있다고 보십니까?

“경쟁사들이 많아지면 좋다고 말씀드렸던 이유 중 하나가 원천 기술을 보유하고 있기 때문이고요. 저희는 많은 IP를 보유하고 있으며, 공정 특허 같은 기술적 보호 장치도 가지고 있습니다. 덕분에 초기 단계에서 경쟁사들이 저희 기술을 따라오기가 쉽지 않을 겁니다. 왜냐하면, 칩을 개발하기 위해서는 생산 라인과 설계 인력이 모두 필요하기 때문이죠. 이러한 요소들을 갖추지 못한 경우, 경쟁사들은 비용 효율적이고 성능이 우수한 저희 제품을 사다 쓰는 것이 더 나은 선택이 될 수 있습니다. 그래서 저희 목표는 인텔이나 퀄컴처럼, 자체 칩을 개발하여 공급해주는 것입니다.”

- 칩 생산은 어디서 하십니까?

“현재 적은 물량의 생산은 주로 국내에서 진행하고 있습니다. 다만, 공정 특허가 걸려 있어 자세한 내용은 공개하기 어렵습니다. 저전력 제품은 실리콘 소재를 사용해 개발할 예정이고, 저희가 강점을 가지고 있는 하이파워 제품은 GaN(갈륨 나이트라이드) 소재를 사용해 국내에서 진행 중입니다.

송신기는 국내에서 개발하기에 기술적으로 어려움이 있어, 대만 업체와 협력해 진행하고 있습니다. 양산 측면에서는, GaN 제품은 보통 4인치 웨이퍼로, 실리콘 기반 제품은 8인치 웨이퍼로 생산을 진행하고 있습니다.”

- 그런데 꼭 RF GaN을 써야 합니까? 그게 효율이 높아서 그걸 쓰는 건가요?

“효율도 물론 중요하지만, 주파수가 높아지면 파장이 짧아지기 때문에 이를 고려한 설계가 필요합니다. 주파수를 통과시키고 변환할 수 있고, 이것을 응용할 수 있는 제품이 있어야 하는데, 이러한 설계를 하기가 쉽지 않습니다. 그래서 GaN 같은 경우, 전력 쪽에 많이 사용합니다.”

- 아직 판매하고 있지는 않지만, 수신부 칩은 가격이 얼마나 될까요?

“초기에는 칩으로 판매할 계획은 없고, 패키지 형태로 제품을 제공할 예정입니다. 이 패키지는 1W, 3W, 5W, 10W 등 다양한 전력 용량에 맞춰 나누어 제공할 계획입니다. 1W만 필요한데 10W짜리 제품을 사라고 할 수는 없으니까요. 그래서 단계별로 나눠서 가격을 책정해 판매하려고 합니다.”

- 만약 마트에서 ESL(전자 가격 라벨) 시스템에 RF 무선충전 기술을 도입해서 송신기를 설치하고, 각 ESL이 1W 미만의 전력을 무선으로 조금씩 받으며 충전된다면, 인증되지 않은 사람이 수신기가 달린 기기를 가져와서 전력을 도둑질할 위험이 있을 텐데, 이를 방지할 방법이 있나요?

“WPC(Wireless Power Consortium)에서도 보안에 대한 정책을 적용하고 있습니다. 예를 들어, 무선전력이 공급될 때 인가되지 않은 기기는 전력을 받을 수 없도록 차단하는 형태가 될 수 있습니다.

또, 표준을 따라야 하니까, 표준에 맞게 인증된 기기만 충전을 받을 수 있도록 펌웨어를 개발해 공급하는 방법도 있습니다.”

- 하여튼 눈에는 안 보이지만, 이 공간에 전파를 통해 신호도 날아다니고 전력도 많이 날아다니고 있는 거군요?

“그렇습니다. 지금 이 공간에서도 라디오, 5G 전화, 블루투스 등이 모두 동작하고 있습니다. 우리 눈에는 안 보이지만, 많은 전력이 날아다니고 있는 것이죠. 그래서 우리가 원하는 전력만 주파수를 이용해서 꺼내어 사용하는 개념으로 이해하시면 되겠습니다.”

- 대표님, 오늘 길게 말씀해 주셔서 고맙습니다.

대담 : 한주엽 전문기자
정리 : 손영준 에디터
촬영편집 : 정일규 프로