KR20160052264A - 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자에 관한 것으로서, 본 발명의 탁자는, 바닥면에 지지되는 다리부; 상기 다리부 상단에 결합되는 상판부; 상기 상판부 상면에 소정 깊이 오목하게 형성되는 제1 요홈부; 상기 상판부 상면에 오목하게 형성되며 상기 제1 요홈부에 비해 깊은 깊이를 갖는 제2 요홈부; 상기 제1 요홈부에 매립되며 자기 유도 방식으로 무선 전력을 전송하는 유도코일; 상기 제2 요홈부에 매립되며 자기 공진 방식으로 무선 전력을 전송하는 공진코일; 상기 유도 코일 및 상기 공진 코일에 각각 임피던스 매칭으로 동작 주파수를 제공하는 제1 매칭부 및 제2 매칭부를 구비한 전력 송신기기; 상기 유도코일 상부에 결합되며 상면에 자기 유도 방식의 무선 충전 서비스를 표시하는 제1 표시부가 인쇄되거나 부착되는 제1 덮개; 및 상기 공진코일 상부에 결합되며 상면에 자기 공진 방식의 무선 충전 서비스를 표시하는 제2 표시부가 인쇄되거나 부착되는 제2 덮개를 포함한다.
본 발명에 따르면, 서로 단차진 요홈부에 각각 유도코일과 공진코일을 매립하여 자기 유도 방식에서의 충전거리를 확보하는 동시에 자기 공진 방식에서 인체 피해를 경감하기 위한 충분한 이격거리를 보장할 수 있으며, 하나의 탁자에서 서로 다른 충전 서비스를 제공함으로써 사용자 단말에 장치된 무선 전력 수신 방식에 관계없이 무선 충전 서비스를 제공할 수 있으며, 각각의 무선 충전부에 표시부를 형성하여 사용자가 어느 위치에서 어떤 무선 충전 서비스를 받을 수 있는지를 쉽게 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자{TABLE FOR WIRELESS POWER TRANSFER SERVICE}
본 발명은 상점이나 가정 내 탁자에서 무선 충전 서비스를 제공할 수 있는 탁자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기 유도 방식 및 자기 공진 방식의 무선 충전 서비스를 모두 제공할 수 있으며, 사용자가 이를 쉽게 인식할 수 있도록 하는 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자에 관한 것이다.
최근 들어 스마트폰 및 태블릿 PC 등의 휴대형 단말기들의 성능이 점차 높아지면서 더욱 높은 배터리 용량을 요구하고 있다. 하지만, 시장의 요구는 휴대형 단말기의 슬림화를 지향하고 있어, 배터리 역시 점차 경박단소화를 지향하여 설계된다. 현재까지의 기술로는 배터리가 작아질 경우 배터리 용량 역시 작아지며, 고성능 스마트폰의 경우 빈번한 충전이 필요하다.
무선 충전 서비스는 배터리를 유선으로 충전해야 하는 번거로움을 없앨 뿐만 아니라, 사용자가 언제 어디서나 자신의 스마트폰이나 태블릿 PC를 충전할 수 있도록 한다. 사용자는 식당에서 식사를 하면서 탁자 위에 스마트폰을 올려두는 것만으로 스마트폰의 전력을 충전할 수 있다. 이처럼 무선 충전 서비스에 따라 사용자 편의성이 크게 증진되지만, 다양한 무선 충전 기술 간의 트레이드-오프(Trade-off) 관계에 의해 무선 충전 서비스의 보급이 지연되고 있다.
대표적인 무선 충전 기술로는 자기 유도(MI: Magnetic Induction) 방식과 자기 공진(MR: Magnetic Resonance) 방식의 무선 충전 기술이 있다. 자기 유도 방식의 무선 충전 기술은 송신단 코일에 전류를 흘려 자기장을 발생시키고, 수신단 코일에 자기장을 유도하여 발생되는 전류로 충전을 하는 방식이다. 종래 전동 칫솔이나 면도기 등에 주로 사용되었던 충전 기술로서, 근거리 내에서 매우 높은 충전 효율을 얻을 수 있는 장점이 있다. 충전 효율이 높아 휴대폰이나 노트북 등에 무선 충전을 시도하는 등으로 개발이 진행되고 있다. 그러나 송신단과 수신단간 거리가 벌어질 경우 충전 효율이 급격하게 떨어진다.
자기 공진 방식의 무선 충전 기술은 2007년 MIT Marin Soljacic 교수팀에서 처음 선보인 기술로, 근거리 자기장 내에서 송수신 코일 간의 주파수가 공진할 때 감쇄파 결합에 의하여 에너지가 전달되는 현상을 이용하여 충전을 하는 방식이다. 자기 공진 무선 충전 기술은 자기 유도 방식과 비교하여 원거리에서 전력 전송이 가능하며, 공진 송수신 코일의 크기 및 특성에 따라 수십 cm에서 수 m에 이르는 거리까지 전력 전송이 가능한 장점이 있다. 또한, 자기 공진 방식의 무선 충전 기술은 충전 반경 내에 위치한 기기들의 공진 주파수가 일치하는 경우, 하나의 송신 코일을 이용하여 다수의 기기에 전력을 전송할 수 있는 장점이 있다. 그런데, 자기 공진 방식의 무선 전력 전송에 있어서, 송신기기와 수신기기 사이에 물체가 존재하는 경우, 자기장에 의해 물체에 영향을 끼칠 수 있어 인체가 무선 충전 반경 내에 위치하는 경우 인체에 미치는 영향을 최소화 할 필요가 있다.
한편, 대한민국 특허공개 제10-2013-0143148호는 무선방식의 스마트폰 충전 테이블을 제시하고 있다. 동 선행문헌은 테이블 내부에 이동이 가능한 무선패드를 비치하여 무선 충전 서비스를 제공하고 있다. 구체적으로는 테이블 상단의 휴대폰 위치를 센서가 인식하여 무선패드를 이동시킴으로써, 자기 유도 방식과 같이 무선 충전 거리가 짧은 충전 기술의 단점을 상쇄하고 있다.
하지만, 동 선행문헌의 기술은 테이블 내부에 넓은 빈 공간이 요구되는데, 하중 지지를 위하여 테이블 상단부가 충분한 두께로 제작되어야 한다. 반면, 자기 유도 방식의 충전 거리는 1cm 이내이며 테이블에 매립할 경우 5mm 이내로 충전 거리가 줄어든다. 따라서 테이블 두께가 두꺼워질 경우 유효 충전 거리를 얻을 수 없으며, 테이블 두께를 얇게 할 경우 테이블이 구조적으로 취약해지는 문제점이 있다.
또한, 테이블 내에 수용된 무선패드의 충전 방식과 사용자 단말의 충전 방식이 다를 경우, 무선 충전 서비스를 받을 수 없는 문제점이 있다.
대한민국 특허공개 제10-2013-0143148호
본 발명은 탁자 내부에 서로 단차를 가진 요홈부를 형성하여 각각의 요홈부에 유도코일과 공진코일을 매립하고, 전력 송신기기에서 유도코일을 통해 자기 유도 방식의 무선 충전 서비스를 제공하며 공진코일을 통해 자기 공진 방식의 무선 충전 서비스를 제공함으로써, 사용자 단말에 장치된 충전회로의 종류에 관계없이 무선 충전 서비스를 제공받을 수 있는 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자는, 바닥면에 지지되는 다리부; 상기 다리부 상단에 결합되는 상판부; 상기 상판부 상면에 소정 깊이 오목하게 형성되는 제1 요홈부; 상기 상판부 상면에 오목하게 형성되며 상기 제1 요홈부에 비해 깊은 깊이를 갖는 제2 요홈부; 상기 제1 요홈부에 매립되며 자기 유도 방식으로 무선 전력을 전송하는 유도코일; 상기 제2 요홈부에 매립되며 자기 공진 방식으로 무선 전력을 전송하는 공진코일; 상기 유도 코일 및 상기 공진 코일에 각각 임피던스 매칭으로 동작 주파수를 제공하는 제1 매칭부 및 제2 매칭부를 구비한 전력 송신기기; 상기 유도코일 상부에 결합되며 상면에 자기 유도 방식의 무선 충전 서비스를 표시하는 제1 표시부가 인쇄되거나 부착되는 제1 덮개; 및 상기 공진코일 상부에 결합되며 상면에 자기 공진 방식의 무선 충전 서비스를 표시하는 제2 표시부가 인쇄되거나 부착되는 제2 덮개를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자는, 상기 제1 덮개는 2.5mm 이하의 두께를 가지며, 상기 제2 덮개는 1 내지 3cm의 두께를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자는, 상기 제1 매칭부는 상기 유도코일에 110 내지 205kHz의 동작주파수를 제공하여 상기 유도코일에 자기장을 유기하며, 상기 제2 매칭부는 상기 공진코일에 6.78MHz ㅁ 100kHz의 동작주파수를 제공하여 상기 공진코일을 공진시킨다.
본 발명의 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자에 따르면, 서로 단차진 요홈부에 각각 유도코일과 공진코일을 매립하여 자기 유도 방식에서의 충전거리를 확보하는 동시에 자기 공진 방식에서 인체 피해를 경감하기 위한 충분한 이격거리를 보장할 수 있으며, 하나의 탁자에서 서로 다른 충전 서비스를 제공함으로써 사용자 단말에 장치된 무선 전력 수신 방식에 관계없이 무선 충전 서비스를 제공할 수 있으며, 각각의 무선 충전부에 표시부를 형성하여 사용자가 어느 위치에서 어떤 무선 충전 서비스를 받을 수 있는지를 쉽게 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 충전 서비스 시스템 구성을 예시한 블록도,
도 2는 본 발명에서 유도코일의 구성 예를 개념적으로 보인 도면,
도 3은 본 발명에서 공진코일의 구성 예를 개념적으로 보인 도면, 및
도 4는 본 발명에 따른 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자를 예시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.
실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 충전 서비스 시스템 구성을 예시한 블록도이다. 이를 참조하면, 전력 송신기기(100)와 전력 수신기기(200)는 자기장 반경 내에서 무선으로 커플링 된다. 자기 유도 방식의 무선 충전의 경우에는, 전력 송신기기(100)의 유도코일(122)에서 생성된 자기장에 의해 전력 수신기기(200)의 수신 안테나(210)에 자기장이 유도되면서 충전이 실시된다. 자기 공진 방식의 무선 충전의 경우에는, 전력 송신기기(100)의 공진코일(132)과 전력 수신기기(200)의 수신 안테나(210) 간의 주파수가 공진될 경우, 감쇄파 결합에 의해 무선 충전이 실시된다.
도 1을 참조하면, 전력 송신기기(100)는 발진기(102)와, 증폭기(104)와, 필터(106)와, 컨트롤러(110)와, 제1 매칭부(120)와, 제2 매칭부(130)로 구성된다. 발진기(102)는 발진 주파수 조정회로에 의해 원하는 주파수 레벨로 발진한다. 증폭기(104)는 발진기(102)에 의해 발진된 신호를 증폭하며, 증폭된 신호는 필터(106)에 의해 노이즈 성분이 필터링 된다. 예컨대, 필터(106)는 로우 패스 필터(LPF: Low Pass Filter)이다. 컨트롤러(110)의 필터(106)의 출력을 제1 매칭부(120) 및 제2 매칭부(130)로 제공하여 매칭부를 구동시킨다.
제1 매칭부(120)는 유도코일(122)에, 제2 매칭부(130)는 공진코일(132)에 각각 임피던스 매칭을 실시한다. 유도코일(122)은 자기 유도 방식으로 무선 전력 전송을 위한 근접 자기장을 형성하며, 공진코일(132)은 전력 수신기기(200) 측의 주파수와 공진을 일으키기 위하여 특정 주파수로 공진된다.
도 2는 유도코일의 구성 예를 개념적으로 보이고 있다. 도 2를 참조하면, 코일의 지름(D)에 비하여, 하측의 송신단 코일과 상측의 수신단 코일 간의 간격(Z)이 매우 근접하게 위치하고 있다. 즉, 자기 유도 방식의 무선 충전에서는 이와 같은 근접장이 요구된다.
도 3은 공진코일의 구성 예를 개념적으로 보이고 있다. 도 3을 참조하면, 코일의 지름(D)과 비교하여 하측의 송신단 코일과 상측의 수신단 코일 간의 간격(Z)이 자기 유도 방식에 비하여 더 크게 형성되어 있다. 이와 같이 자기 공진 방식에서는 공간 자유도가 높아진다. 하지만, 충전거리가 멀어질수록 충전 효율이 떨어지고 코일의 지름이 커지면 인체에 피해가 유발될 가능성이 커지므로, 가능한 수 cm 이내의 충전거리를 갖도록 코일의 지름을 구성할 필요가 있다.
바람직하게는, 제1 매칭부(120)는 유도코일(122)에 110~205kHz의 동작주파수를 제공하여 자기장을 유기한다. 제2 매칭부(130)는 공진코일(132)에 6.78MHz ㅁ 100kHz의 동작주파수를 제공하여 공진코일(132)을 공진시킨다.
한편, 전력 수신기기(200)는 무선으로 전력을 수신하는 수신 안테나(210)와, 수신된 전력을 전력 수신기기를 탑재한 전기 제품에 맞는 DC 전력으로 변환하기 위한 매칭 회로, 정류 회로, 스위치 등을 포함할 수 있다. 전력 수신기기(200)를 탑재한 전기 제품은, 예컨대, 휴대폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 휴대형(또는 무선) 단말기이다. 본 발명에 따른 무선 충전 서비스를 제공할 경우, 전력 수신기기(200)에는 자기 유도 방식의 전력 수신회로 및 자기 공진 방식의 전력 수신회로 중 어느 하나의 회로가 설치되어 있어도 충전 서비스를 제공받을 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자를 예시한 도면이다. 도 4에 도시된 탁자(400)는 카페, 음식점, 주점의 탁자이거나, 가정 내 응접 테이블 또는 식탁 등으로 구성될 수 있다.
탁자(400)는 기본적으로 바닥면에 지지되는 다리부(410)와, 다리부(410) 상단에 결합되어 음식물이나 물품을 올려둘 수 있는 상판부(420)로 구성된다.
상술한 전력 송신기기(100) 및 전력 송신기기(100)에 상용 전원을 DC 전원으로 변환하여 공급하는 어댑터(300)는 도시한 바와 같이 상판부(420) 내부에 매립되거나, 상판부(420) 하부에 브라켓 등으로 위치 고정된다. 전력 송신기기(100)에 연결된 유도코일(122) 및 공진코일(132)은 상판부(420) 내에 매립된다.
여기서, 본 발명의 탁자(400)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상판부(420)에 소정 깊이 오목하게 형성되는 제1 요홈부(430)와, 이 제1 요홈부(430)에 비해 깊은 깊이를 갖는 제2 요홈부(440)가 형성된다. 제1 요홈부(430)에는 유도코일(122)이 매립되며, 제2 요홈부(440)에는 공진코일(132)이 매립된다. 각 요홈부가 단차지게 형성됨으로써, 유도코일(122)과 탁자 상면까지의 간격(W1)에 비해 공진코일(132)과 탁자 상면까지의 간격(W2)이 크게 형성된다.
유도코일(122)의 상부에는 제1 덮개(432)가 결합되며, 공진코일(132)의 상부에는 제2 덮개(442)가 결합된다. 그리고 제1 덮개(432) 상면에는 자기 유도 방식의 무선 충전 서비스를 표시하는 제1 표시부(434)가 인쇄되거나 부착되며, 제2 덮개(442) 상면에는 자기 공진 방식의 무선 충전 서비스를 표시하는 제2 표시부(444)가 인쇄되거나 부착된다.
제1 덮개(432) 및 제2 덮개(442)는 전파가 잘 통과할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 제1 덮개(432)는 2.5mm 이하의 두께를 가지며, 제2 덮개(442)는 1~3cm의 두께를 갖는다. 따라서, 유도코일(122)과 탁자(400) 상면에 위치한 전력 수신기기(200) 간에 3mm 내외의 간격이 유지될 수 있으며, 공진코일(132)과 전력 수신기기(200) 간에 수 cm의 간격이 유지될 수 있다.
위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
100 : 전력 송신기기 102 : 발진기
104 : 증폭기 106 : 필터
110 : 컨트롤러 120 : 제1 매칭부
122 : 유도코일 130 : 제2 매칭부
132 : 공진코일 200 : 전력 수신기기
210 : 수신 안테나 300 : 어댑터
400 : 탁자 410 : 다리부
420 : 상판부 430 : 제1 요홈부
432 : 제1 덮개 434 : 제1 표시부
440 : 제2 요홈부 442 : 제2 덮개
444 : 제2 표시부

Claims (3)

  1. 바닥면에 지지되는 다리부;
    상기 다리부 상단에 결합되는 상판부;
    상기 상판부 상면에 소정 깊이 오목하게 형성되는 제1 요홈부;
    상기 상판부 상면에 오목하게 형성되며 상기 제1 요홈부에 비해 깊은 깊이를 갖는 제2 요홈부;
    상기 제1 요홈부에 매립되며 자기 유도 방식으로 무선 전력을 전송하는 유도코일;
    상기 제2 요홈부에 매립되며 자기 공진 방식으로 무선 전력을 전송하는 공진코일;
    상기 유도 코일 및 상기 공진 코일에 각각 임피던스 매칭으로 동작 주파수를 제공하는 제1 매칭부 및 제2 매칭부를 구비한 전력 송신기기;
    상기 유도코일 상부에 결합되며 상면에 자기 유도 방식의 무선 충전 서비스를 표시하는 제1 표시부가 인쇄되거나 부착되는 제1 덮개; 및
    상기 공진코일 상부에 결합되며 상면에 자기 공진 방식의 무선 충전 서비스를 표시하는 제2 표시부가 인쇄되거나 부착되는 제2 덮개
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 덮개는 2.5mm 이하의 두께를 가지며, 상기 제2 덮개는 1 내지 3cm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 매칭부는 상기 유도코일에 110 내지 205kHz의 동작주파수를 제공하여 상기 유도코일에 자기장을 유기하며, 상기 제2 매칭부는 상기 공진코일에 6.78MHz ㅁ 100kHz의 동작주파수를 제공하여 상기 공진코일을 공진시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전 서비스 제공을 위한 탁자.
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KR20220144726A (ko) 2021-04-20 2022-10-27 이승민 유휴 전문인력을 활용한 컨설팅 시스템
KR20220161708A (ko) * 2021-05-31 2022-12-07 손나민 차량 무선충전장치 및 이를 이용한 무선충전 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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