KR20190109808A - Wireless power transfer system through walls - Google Patents

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KR20190109808A
KR20190109808A KR1020180031322A KR20180031322A KR20190109808A KR 20190109808 A KR20190109808 A KR 20190109808A KR 1020180031322 A KR1020180031322 A KR 1020180031322A KR 20180031322 A KR20180031322 A KR 20180031322A KR 20190109808 A KR20190109808 A KR 20190109808A
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홍익표
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a wireless power transfer (WPT) system. According to the present invention, the WPT system is to solve problems of a conventional art in which an electronic device is not smoothly used due to difficulty of installation of an additional power supply unit in case of a wall without a socket, a variable wall, and a movable wall and, also, solve problems the problems of existing wireless charging and wireless transfer systems of the conventional art with a limit in which power can be supplied only in a predetermined range of an indoor space. To achieve the purpose of the present invention, a conductive coil is installed on both sides of the wall, and a power supply unit is connected to one side. So, the power can be wirelessly transferred on one side of the wall from the conductive coil installed on the other side of the wall through the conductive coil installed on the one side. So, the WPT system uses the wall capable of easily and wirelessly supplying the electric power to the opposite side of the wall without an additional power supply unit or the socket by having simple composition and enabling a user to conveniently use various electronic devices.

Description

벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템{Wireless power transfer system through walls} Wireless power transfer system through walls

본 발명은 무선으로 전력을 전송할 수 있도록 구성되는 무선 전력전송(Wireless power transfer ; WPT) 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 예를 들면, 콘센트가 없는 벽이나, 또는, 가변형 벽체 및 이동식 벽체 등의 경우 별도의 전원공급수단의 설치가 어려움으로 인해 전자기기의 원활한 사용이 어려운 문제점이 있었던 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 벽을 통해 무선으로 전력전송이 가능하도록 구성됨으로써 벽에 콘센트가 없거나 별도의 전원공급수단의 설치가 어려운 경우에도 간단한 구성으로 용이하게 다양한 전자기기에 대하여 전력공급이 가능하도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless power transfer (WPT) system configured to transmit power wirelessly, and more particularly, for example, a wall without an outlet, or a variable wall and a movable wall. In order to solve the problem of the prior art, which is difficult to use the electronic device smoothly due to the difficulty of the installation of a separate power supply means, it is configured to enable wireless power transmission through the wall, so that there is no outlet or a separate wall Even if it is difficult to install the power supply means of the wireless power transmission system using a wall that is configured to be able to easily supply power to a variety of electronic devices with a simple configuration.

또한, 본 발명은, 벽체에 설치된 콘센트에 무선충전장치나 무선 전력공급 시스템을 연결하여 무선으로 전력을 공급하도록 구성됨으로 인해 무선충전장치나 무선 전력공급 시스템이 설치된 실내공간의 일정 범위 이내에서만 전력공급이 가능한 한계가 있었던 종래기술의 무선충전 및 무선 전력전송 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 벽을 통해 무선으로 전력전송이 가능하도록 구성됨으로써 간단한 구성으로 용이하게 콘센트나 별도의 전원공급수단이 없는 벽체의 반대편으로 무선으로 전력을 공급할 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템에 관한 것이다. In addition, the present invention is connected to a wireless charging device or a wireless power supply system to the wall outlet is configured to supply power wirelessly, so that the power supply only within a certain range of the indoor space where the wireless charging device or wireless power supply system is installed. In order to solve the problems of the wireless charging and wireless power transmission systems of the prior art, which had this possible limitation, it is configured to enable wireless power transmission through the wall, so that the wall of the wall without an outlet or a separate power supply means can be easily The present invention relates to a wireless power transmission system using a wall configured to supply power wirelessly to the other side.

아울러, 본 발명은, 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위해, 벽체의 양측에 전도성 코일을 설치하고, 일측에 전원공급수단을 연결하여, 벽체의 일측에 설치된 전도성 코일로부터 타측에 설치된 전도성 코일을 통하여 벽체의 타측에서 무선으로 전력 전송이 가능하도록 구성됨으로써, 예를 들면, 콘센트가 없는 벽이나, 또는, 가변형 벽체 및 이동식 벽체 등과 같이, 콘센트나 별도의 전원공급수단의 설치가 어려운 경우에도 간단한 구성으로 용이하게 다양한 전자기기에 대하여 전력공급이 가능하도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템에 관한 것이다. In addition, the present invention, in order to solve the problems of the prior art as described above, by installing the conductive coils on both sides of the wall, connecting the power supply means on one side, the conductive installed on the other side from the conductive coil installed on one side of the wall The coil is configured to transmit power wirelessly from the other side of the wall, so that even if it is difficult to install an outlet or a separate power supply means, for example, a wall without an outlet or a variable wall and a movable wall, etc. The present invention relates to a wireless power transmission system using a wall configured to be easily supplied with power to various electronic devices with a simple configuration.

최근, 예를 들면, 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같이, 각 개인이 휴대하여 사용하는 전자기기의 종류가 증가하고 있으며, 이에 따라, 이러한 전자기기들에 전원을 공급하기 위한 전원공급수단의 수요가 크게 증가하고 있다. In recent years, for example, the type of electronic devices used by each individual, such as a smartphone or a tablet PC, is increasing, and accordingly, there is a great demand for a power supply means for supplying power to these electronic devices. It is increasing.

즉, 상기한 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 개인 휴대용 전자기기들은 휴대성을 위해 대부분 충전식 배터리를 내장하고 있으며, 실외에서 전자기기를 원활히 사용하기 위하여는 전원공급이 가능한 실내에서 배터리를 수시로 충전하는 것이 이 필요하나, 충전기를 연결할 수 있는 콘센트의 수는 제한되어 있음으로 인해 여러 가지 전자기기를 동시에 충전하기 어려운 경우가 빈번하게 발생하게 된다. That is, most of the personal electronic devices such as smartphones and tablet PCs have a built-in rechargeable battery for portability, and in order to use the electronic devices smoothly outdoors, it is often necessary to charge the battery in a room where power can be supplied. This is necessary, but the number of outlets to which a charger can be connected is often limited, which makes it difficult to simultaneously charge various electronic devices.

그러나 건물을 지은 후에는 벽에 콘센트를 추가하는 것이 어려우며, 또한, 멀티탭 등을 이용하여 연결할 수 있는 기기의 수를 증가시키더라도 미관상의 문제뿐만 아니라 안전문제로 인해 한계가 있으므로, 개인이 휴대하고 다니는 전자기기의 수가 계속하여 증가하는 추세에 따라 이러한 콘센트 부족의 문제는 더욱 심화되고 있다. However, after building, it is difficult to add an outlet to the wall, and even if you increase the number of devices that can be connected by using a power strip, there are limitations not only because of aesthetics but also because of safety issues. As the number of electronic devices continues to increase, the problem of outlet shortages is further exacerbated.

여기서, 상기한 바와 같이 콘센트 부족의 문제점을 해결하기 위한 방법의 하나로, 무선으로 전력을 전송하여 충전이나 전원공급을 행하는 무선 전력전송(Wireless power transfer ; WPT) 기술을 이용하여 무선으로 전원을 공급하는 방법을 고려해 볼 수 있다. Here, as one of the methods for solving the problem of the shortage of the outlet as described above, by using a wireless power transfer (WPT) technology that transmits power wirelessly to perform charging or power supply wirelessly You can consider the method.

더 상세하게는, 상기한 바와 같은 무선 전력전송 기술에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2017-0124488호에 따르면, 상용전원을 입력받아 직류로 변환하는 AC-DC 컨버터 및 직류로 변환된 전원의 주파수를 자기공명 주파수로 변환하는 주파수 변환부를 포함하여 이루어지고 벽체 내부에 형성된 홈박스 공간 내로 삽입되는 삽입부(10); 및 무선 전력 수신장치를 자기공명방식으로 충전시키기 위한 신호를 발생시키는 신호발생부를 포함하여 이루어지고 삽입부(10)에 연결되며 벽체 외부로 노출되는 노출부(20)를 포함하여, 건물의 벽체 내 콘센트 매립 공간인 홈박스를 활용하여 반매립 형태로 설치 가능하도록 구성됨으로써, 공간 활용성을 높이고 전선의 저항으로 인한 전력손실이 없는 벽체 매립형 무선 전력 송신장치(100)가 제시된 바 있다. More specifically, examples of the prior art for the wireless power transmission technology as described above, for example, according to Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0124488, AC- which receives a commercial power source and converts into direct current An insertion unit 10 including a DC converter and a frequency converter configured to convert a frequency of a power source converted into direct current into a magnetic resonance frequency and inserted into a home box space formed inside a wall; And an exposure unit 20 including a signal generator for generating a signal for charging the wireless power receiver in a magnetic resonance manner and connected to the insertion unit 10 and exposed to the outside of the wall. It is configured to be installed in a semi-embedded form by utilizing a home box which is an outlet buried space, has been proposed a wall-embedded wireless power transmitter 100 to increase the space utilization and no power loss due to the resistance of the wire.

또한, 상기한 바와 같은 무선 전력전송 기술에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1673155호에 따르면, 전원을 인가받아 가변형 전자기파 공명 공간을 생성시켜 이웃하는 제2 객체의 무선전력수신모듈 쪽으로 무선전기를 전달시키는 무선전력송신모듈(100); 무선전력송신모듈(100)로부터 무선전기를 수신받아 제1 객체와 제2 객체사이를 가변형 전자기파 공명 공간으로 형성시키는 무선전력수신모듈(200); 제1 객체와 제2 객체 사이에 위치한 디바이스에 장착되어 무선전력송신모듈(100)과 무선전력수신모듈(200)을 통해 형성된 가변형 전자기파 공명으로 디바이스를 무선충전시키는 부하루프부(300)를 포함하여, 무선전력송신모듈(100)을 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제1 객체 내부에 위치시키고, 무선전력수신모듈(200)을 제1 객체와 마주보면서 이격되고 밀폐된 블럭공간 중 벽체, 천장으로 이루어진 최외각의 제2 객체 내부에 위치시켜 재배열시킨 후, 무선전력송신모듈(100)이 위치하는 제1 객체와 무선전력수신모듈(200)이 위치하는 제2 객체 사이에 N개의 부하루프부(300)를 형성시켜 부하루프부(300)쪽으로 간접 급전 방식의 무선전력을 전송시키도록 구성되는 무선전력전송장치가 제시된 바 있다. In addition, as another example of the prior art for the wireless power transmission technology as described above, for example, according to Korean Patent Publication No. 10-1673155, the second neighbor to generate a variable electromagnetic resonance space by receiving a power source A wireless power transmission module 100 for transferring wireless electricity toward the wireless power reception module of the object; A wireless power reception module 200 which receives the wireless electricity from the wireless power transmission module 100 and forms a variable electromagnetic resonance space between the first object and the second object; A load loop unit 300 mounted on a device located between the first object and the second object to wirelessly charge the device with variable electromagnetic resonance formed through the wireless power transmission module 100 and the wireless power reception module 200. Position the wireless power transmission module 100 inside an outermost first object made of a wall or a ceiling among the closed block spaces, and space the spaced and closed block space while facing the wireless power reception module 200 with the first object. After rearranging and rearranging inside the second object of the outer wall and the ceiling, between the first object in which the wireless power transmission module 100 is located and the second object in which the wireless power receiving module 200 is located. The wireless power transmission apparatus has been proposed to form N load loop units 300 to transmit the wireless power of the indirect feeding method toward the load loop unit 300.

상기한 바와 같이, 종래, 무선으로 전력을 전송하도록 구성되는 다양한 형태의 무선 전력전송 장치들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 무선 전력전송 장치들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다. As described above, various types of wireless power transmission apparatuses configured to transmit power wirelessly have been proposed, but the wireless power transmission apparatuses of the prior art as described above have the following problems.

즉, 상기한 한국 공개특허공보 제10-2017-0124488호에 제시된 벽체 매립형 무선 전력 송신장치(100)는 기존의 콘센트 대신에 무선 전력 송신장치(100)를 매립하는 것이므로, 기존에 콘센트가 없는 벽에 대하여는 설치가 불가능하여 상기한 바와 같은 콘센트 부족의 문제점을 근본적으로 해결할 수 없는 한계가 있는 것이었다. That is, since the wall-embedded wireless power transmitter 100 shown in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0124488 is to embed the wireless power transmitter 100 in place of the existing outlet, the wall does not have an existing outlet. As for the installation, there is a limit that cannot fundamentally solve the problem of a shortage of outlets as described above.

아울러, 상기한 한국 등록특허공보 제10-1673155호에 제시된 무선전력전송장치도, 무선전력송신모듈(100) 및 무선전력수신모듈(200)을 벽체나 천장에 서로 마주하도록 설치하여 해당 실내공간 내에서만 무선으로 전력을 전송할 수 있을 뿐이므로, 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체 등에는 적용하기 어려운 한계가 있는 것이었다. In addition, the wireless power transmission apparatus presented in Korean Patent Publication No. 10-1673155, also installed in the indoor space by installing the wireless power transmission module 100 and the wireless power receiving module 200 to face each other on the wall or ceiling. Because only wireless can transmit power wirelessly, it was difficult to apply to walls without outlets or movable or variable walls.

따라서 상기한 바와 같이, 단순히 무선으로 전력을 송신하는 구성으로만 그치는 것으로 인해 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체 등에 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 무선 전력전송 기술들의 문제점을 극복하기 위하여는, 예를 들면, 콘센트가 설치된 벽을 통하여 콘센트가 없는 벽의 반대측에서도 무선으로 전력을 공급받을 수 있도록 구성됨으로써, 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체 등에도 용이하게 적용하여 다양한 전자기기를 편리하게 이용 가능하도록 구성되는 새로운 구성의 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다. Therefore, as described above, in order to overcome the problems of the prior art wireless power transmission techniques, which are difficult to apply to a wall without an outlet or a movable or variable wall due to the configuration of simply transmitting power wirelessly, For example, it is configured to receive electric power wirelessly from the opposite side of the wall without the outlet through the wall where the outlet is installed, so that it can be easily applied to the wall without the outlet or the movable or variable wall to conveniently use various electronic devices. It is desirable to provide a wireless power transmission system using a wall of a new configuration that is configured to enable, but there is still no device or method that satisfies all such requirements.

[선행기술문헌] [Preceding technical literature]

1. 한국 공개특허공보 제10-2017-0124488호(2017.11.10.) 1. Korean Patent Application Publication No. 10-2017-0124488 (Nov. 10, 2017)

2. 한국 등록특허공보 제10-1673155호(2016.11.01.) 2. Korean Patent Publication No. 10-1673155 (2016.11.01.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 콘센트가 없는 벽이나, 또는, 가변형 벽체 및 이동식 벽체의 경우 별도의 전원공급수단의 설치가 어려움으로 인해 다양한 전자기기의 원활한 사용이 어려웠던 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 벽을 통하여 콘센트가 없는 벽의 반대측에서도 무선으로 전력을 공급받을 수 있도록 구성됨으로써, 콘센트가 없는 벽이나 별도의 전원공급수단의 설치가 어려운 이동식 벽체 및 가변형 벽체의 경우에도 간단한 구성으로 용이하게 적용 가능하여 다양한 전자기기를 편리하게 이용할 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템을 제공하고자 하는 것이다. The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention, the wall without the outlet, or, in the case of the variable wall and movable wall due to the difficulty of installing a separate power supply means In order to solve the problems of the prior art, which was difficult to use a variety of electronic devices, it is configured to receive power wirelessly from the other side of the wall without the outlet through the wall, the installation of the wall without the outlet or a separate power supply means In the case of a mobile wall and a variable wall is difficult to provide a wireless power transmission system using a wall that can be easily applied in a simple configuration to use a variety of electronic devices conveniently.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 단순히 벽에 설치된 콘센트에 무선충전장치나 무선 전력공급 시스템을 연결하여 무선으로 전력을 공급하도록 구성됨으로 인해 실내공간의 일정 범위 이내에서만 전력공급이 가능하고 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체 등에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 무선충전 및 무선 전력전송 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 벽을 통하여 콘센트가 없는 벽의 반대측에서도 무선으로 전력을 공급받을 수 있도록 구성됨으로써, 콘센트가 없는 벽이나 별도의 전원공급수단의 설치가 어려운 이동식 벽체 및 가변형 벽체의 경우에도 간단한 구성으로 용이하게 적용 가능하여 다양한 전자기기를 편리하게 이용할 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템을 제공하고자 하는 것이다. In addition, another object of the present invention, because it is configured to supply power wirelessly by simply connecting a wireless charging device or a wireless power supply system to a wall outlet, as described above, it is possible to supply power only within a certain range of the indoor space. In order to solve the problems of the wireless charging and wireless power transmission systems of the prior art, which had limitations that were difficult to apply to a wall without a wall outlet or a movable or variable wall, the power is supplied wirelessly from the opposite side of the wall without a wall outlet. It is configured to receive a wall, which is easy to apply in the case of a wall without a socket or a movable wall and a variable wall that is difficult to install a separate power supply means using a wall that is configured to conveniently use a variety of electronic devices To provide a wireless power transmission system It is.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 단순히 벽에 설치된 콘센트에 연결하여 무선으로 전력을 공급하도록 구성됨으로 인해 실내공간의 일정 범위 이내에서만 전력공급이 가능하고, 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 무선충전 및 무선 전력전송 시스템들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템에 있어서, 벽체의 일측에 형성되는 적어도 하나의 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴을 포함하여 이루어지는 제 1 전력전송부; 상기 제 1 전력전송부의 각 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴에 대응하여 상기 벽체의 타측에 형성되는 적어도 하나의 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴을 포함하여 이루어지는 제 2 전력전송부; 및 상기 제 1 전력전송부에 연결되어 전력을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성됨으로써, 상기 전원공급수단을 통하여 상기 제 1 전력전송부에 전력이 공급되면, 상기 제 1 전력전송부로부터 상기 제 2 전력전송부로 전력이 전송되어, 상기 제 2 전력전송부로부터 상기 벽체의 타측에 무선으로 전력전송이 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템이 제공된다. In order to achieve the above object, according to the present invention, the power supply is possible only within a certain range of the indoor space because it is configured to supply power wirelessly simply by connecting to an outlet installed on the wall, At least one conductive coil formed on one side of the wall in a wireless power transmission system using a wall configured to solve the problems of the prior art wireless charging and wireless power transmission system that was difficult to apply to a movable or variable wall Or a first power transmission unit including a conductive coil pattern; A second power transmitter comprising at least one conductive coil or conductive coil pattern formed on the other side of the wall corresponding to each conductive coil or conductive coil pattern of the first power transmitter; And a power supply unit connected to the first power transmitter to supply power to the second power transmitter, when power is supplied to the first power transmitter through the power supply unit. The power is transmitted to the power transmission unit, there is provided a wireless power transmission system using a wall, characterized in that the power transmission is configured to perform a wireless transmission from the second power transmission unit to the other side of the wall.

여기서, 상기 제 1 전력전송부 및 상기 제 2 전력전송부는, 동심원 형태로 감겨진 평면 나선형 루프코일 및 상기 나선형 루프코일의 외측에 배치되는 원형 루프코일을 포함하여 각각 대칭형으로 이루어지고, 미리 정해진 거리만큼 각각 이격 배치되어 서로 송신측(Tx)과 수신측(Rx)을 형성하는 자기공진(Magnetic Resonance) 무선 전력전송(MR-WPT) 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 한다. Here, the first power transmission unit and the second power transmission unit are each symmetrical, including a planar spiral loop coil wound in a concentric shape and a circular loop coil disposed outside the spiral loop coil, respectively, and have a predetermined distance. Each spaced apart as much as each other is characterized by consisting of a magnetic resonance (MR-WPT) system to form a transmission side (Tx) and the receiving side (Rx).

또한, 상기 제 1 전력전송부 및 상기 제 2 전력전송부는, ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 카본 나노튜브(Carbon Nanotube)을 이용하여 이루어지는 투명전극으로 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the first power transmitter and the second power transmitter is characterized in that formed of a transparent electrode made of indium tin oxide (ITO) or carbon nanotubes (Carbon Nanotube).

아울러, 상기 전원공급부는, 상기 벽체의 일측에 설치된 콘센트나 또는 별도의 외부 전원을 이용하여 상기 제 1 전력전송부에 전력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the power supply unit, characterized in that configured to supply power to the first power transmission unit using an outlet or a separate external power source installed on one side of the wall.

더욱이, 상기 벽체는, 유리를 포함하는 투명한 재질로 형성되고, 상기 제 1 전력전송부 및 상기 제 2 전력전송부는, 상기 벽체의 양면에 투명전극으로 전도성 코일 패턴을 각각 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Furthermore, the wall is formed of a transparent material including glass, and the first power transmission unit and the second power transmission unit are formed by forming conductive coil patterns with transparent electrodes on both surfaces of the wall, respectively. .

또는, 상기 벽체는, 콘크리트나 나무를 포함하는 불투명한 재질로 형성되고, 상기 제 1 전력전송부 및 상기 제 2 전력전송부는, 전도성 코일 패턴이 인쇄된 벽지의 형태로 형성되어 상기 벽체의 양면에 각각 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Alternatively, the wall is formed of an opaque material including concrete or wood, and the first power transmission unit and the second power transmission unit are formed in the form of a wallpaper with a conductive coil pattern printed thereon, and formed on both sides of the wall. Characterized in that each is configured to be attached.

또한, 상기 무선 전력전송 시스템은, 상기 벽체의 일측에 상기 제 1 전력전송부 및 전원공급수단을 설치하는 동시에, 일정 간격이나 패턴으로 상기 제 2 전력전송부를 상기 벽체의 일측에 함께 설치하고, 상기 벽체의 반대측에도 상기 벽체의 일측과 대칭이 되도록 상기 제 1 전력전송부, 상기 제 2 전력전송부 및 상기 전원공급수단을 각각 설치하도록 구성됨으로써, 상기 벽체의 양면에서 무선 전력 전송이 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the wireless power transmission system, while installing the first power transmission unit and the power supply means on one side of the wall, and at the same time interval or pattern to install the second power transmission unit on one side of the wall, The first power transmitter, the second power transmitter and the power supply means are respectively installed to be symmetrical to one side of the wall on the opposite side of the wall, so that wireless power transmission can be performed on both sides of the wall. It is characterized by.

아울러, 상기 무선 전력전송 시스템은, 전력전송 효율을 증대시키기 위해 상기 벽체 내의 상기 제 1 전력전송부와 상기 제 2 전력전송부 사이에 배치되는 메타구조체를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The wireless power transmission system may further include a meta structure disposed between the first power transmission unit and the second power transmission unit in the wall to increase power transmission efficiency.

더욱이, 상기 메타구조체는, 인쇄회로기판(printed circuit board ; PCB)을 포함하는 평면 기판을 이용하여 형성되거나, ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 카본 나노튜브(Carbon Nanotube)를 포함하여 이루어지는 투명 전도성 패턴을 이용하여 투명하게 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the metastructure is formed using a planar substrate including a printed circuit board (PCB), or a transparent conductive material including indium tin oxide (ITO) or carbon nanotubes (Carbon Nanotubes). It is characterized in that it is formed transparent using a pattern.

또한, 상기 메타구조체는, 기판의 중심부에 미리 정해진 형상의 전도성 패턴이 미리 정해진 패턴으로 배열된 제 1 메타물질부; 및 상기 제 1 메타물질부의 주변을 둘러싸도록 미리 정해진 형상의 전도성 패턴이 미리 정해진 패턴으로 배열된 제 2 메타물질부를 포함하여, 기판에 서로 다른 성질을 가지는 두 가지 메타물질로 각각 이루어지는 전도성 패턴을 미리 정해진 형태의 배열이나 패턴으로 인쇄하는 것에 의해 2차원 평면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the metastructure may include a first metamaterial portion in which a conductive pattern having a predetermined shape is arranged in a predetermined pattern at a central portion of the substrate; And a second metamaterial part in which a conductive pattern having a predetermined shape is arranged in a predetermined pattern so as to surround a periphery of the first meta material part, and the conductive pattern made of two metamaterials having different properties on the substrate in advance It is characterized in that it is formed in a two-dimensional plane shape by printing in an array or pattern of a predetermined form.

여기서, 상기 메타구조체는, 상기 제 1 메타물질부가 영(zero)의 투자율(permeability)을 가지는 메타물질 판(metamaterial slab)으로 구성되고, 상기 제 2 메타물질부가 음(negative)의 투자율을 가지는 메타물질 판으로 구성됨으로써, 상기 메타구조체를 통과하는 자기장이 중심부에서는 상기 제 1 메타물질부에 의해 직진하고, 주변부에서는 상기 제 2 메타물질부에 의해 중심 쪽으로 휘어지게 되어 집속되는 것에 의해, 방사상으로 퍼져서 손실되는 자기장이 감소되고 무선 전력전송 효율이 증대되어 전송거리가 증가되는 동시에, 전자기장(electromagnetic field ; EMF)의 누출(leakage)이 감소될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Here, the meta-structure is a meta-material slab having a first permeability of the first meta-material part (zero), the meta-material having a negative permeability of the second meta-material part (negative) By being composed of a material plate, the magnetic field passing through the metastructure is straightened by the first metamaterial portion at the center and is bent toward the center by the second metamaterial portion at the periphery, thereby spreading radially. It is characterized in that the magnetic field is reduced and the wireless power transmission efficiency is increased to increase the transmission distance and at the same time reduce the leakage of the electromagnetic field (EMF).

아울러, 상기 메타구조체는, 상기 제 1 전력전송부 측에 상기 제 1 전력전송부와 미리 정해진 간격으로 이격 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the meta-structure, characterized in that configured to be spaced apart from the first power transmitter at a predetermined interval on the first power transmitter side.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템을 이용하여 벽을 통해 무선으로 전력을 전송할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송방법이 제공된다. Furthermore, according to the present invention, there is provided a wireless power transmission method using a wall, which is configured to transmit power wirelessly through a wall using the wireless power transmission system using the wall described above.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 벽체의 양측에 전도성 코일을 설치하고, 일측에 전원공급수단을 연결하여, 벽체의 일측에 설치된 전도성 코일로부터 타측에 설치된 전도성 코일을 통하여 벽체의 타측에서 무선으로 전력 전송이 가능하도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템이 제공됨으로써, 콘센트가 없는 벽이나, 또는, 가변형 벽체 및 이동식 벽체의 경우 별도의 전원공급수단의 설치가 어려웠던 종래기술의 문제점을 해결하고, 간단한 구성으로 용이하게 벽을 통해 전력을 공급하여 다양한 전자기기를 보다 편리하게 이용할 수 있다. As described above, according to the present invention, by installing the conductive coils on both sides of the wall, connecting the power supply means on one side, from the conductive coil installed on the other side to the other side of the wall wirelessly from the conductive coil installed on the other side By providing a wireless power transmission system using a wall configured to enable power transmission, solves the problems of the prior art that it was difficult to install a separate power supply means in the case of a wall without a wall outlet, or a variable wall and a movable wall, The simple configuration makes it easier to use a variety of electronic devices by supplying power through the wall.

또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 벽을 통하여 콘센트가 없는 벽의 반대측에서도 무선으로 전력을 공급받을 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템이 제공됨으로써, 단순히 벽에 설치된 콘센트에 무선충전장치나 무선 전력공급 시스템을 연결하여 무선으로 전력을 공급하도록 구성됨으로 인해 실내공간의 일정 범위 이내에서만 전력공급이 가능하고 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체 등에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 무선충전 및 무선 전력전송 시스템들의 문제점을 해결할 수 있다. In addition, according to the present invention, by providing a wireless power transmission system using a wall configured to be wirelessly supplied power to the other side of the wall without the outlet as described above, the wireless charging to the outlet simply installed on the wall The device is configured to supply power wirelessly by connecting a device or a wireless power supply system, so that power can be supplied only within a certain range of the indoor space, and it is difficult to apply to a wall without a socket or a movable or variable wall. Solve the problems of wireless charging and wireless power transmission systems.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 제 1 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템의 제 1 전력전송부 및 제 2 전력전송부를 구성하는 전도성 코일 패턴의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 제 2 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템에 적용되는 메타구조체의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 무선 전력전송 시스템에서 메타구조체가 없는 경우에 송신측(Tx) 코일로부터 수신측(Rx) 코일로 이동하는 자기장의 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 무선 전력전송 시스템에서 메타구조체가 있는 경우에 송신측(Tx) 코일로부터 수신측(Rx) 코일로 이동하는 자기장의 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4에 나타낸 바와 같이 하여 구성되는 메타구조체를 적용한 무선 전송 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a view schematically showing the overall configuration of a wireless power transmission system using a wall according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a specific configuration of a conductive coil pattern configuring a first power transmitter and a second power transmitter of a wireless power transfer system using a wall according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1.
3 is a view schematically showing the overall configuration of a wireless power transmission system using a wall according to a second embodiment of the present invention.
4 is a diagram schematically showing a specific configuration of a metastructure applied to the wireless power transmission system using the wall according to the second embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a flow of a magnetic field moving from a transmitting side (Tx) coil to a receiving side (Rx) coil when there is no metastructure in the wireless power transmission system.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a flow of a magnetic field moving from a transmitting side (Tx) coil to a receiving side (Rx) coil when there is a metastructure in the wireless power transmission system.
FIG. 7 is a diagram schematically showing the overall configuration of a wireless transmission system to which a metastructure constructed as shown in FIG. 4 is applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a specific embodiment of a wireless power transmission system using a wall according to the present invention will be described.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. Here, it should be noted that the contents described below are only one embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.

또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다. In addition, in the following description of the embodiments of the present invention, the same or similar to the contents of the prior art, or the part judged to be easily understood and implemented at the level of those skilled in the art, the detailed description for simplicity of explanation Note that omit.

즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 콘센트가 없는 벽이나, 또는, 가변형 벽체 및 이동식 벽체의 경우 별도의 전원공급수단의 설치가 어려움으로 인해 다양한 전자기기의 원활한 사용이 어려웠던 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 벽을 통하여 콘센트가 없는 벽의 반대측에서도 무선으로 전력을 공급받을 수 있도록 구성됨으로써, 콘센트가 없는 벽이나 별도의 전원공급수단의 설치가 어려운 이동식 벽체 및 가변형 벽체의 경우에도 간단한 구성으로 용이하게 적용 가능하여 다양한 전자기기를 편리하게 이용할 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템에 관한 것이다. That is, the present invention, as will be described later, in the case of the wall without the outlet, or in the case of the variable wall and the movable wall, it is difficult to use a variety of electronic devices due to the difficulty of the installation of a separate power supply means of the prior art was difficult In order to solve the problem, the wall is configured to receive power wirelessly from the opposite side of the wall without the outlet, so that even in the case of a wall without the outlet or a separate wall difficult to install a separate power supply means a simple configuration The present invention relates to a wireless power transmission system using a wall that is easily applicable and configured to conveniently use various electronic devices.

아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 단순히 벽에 설치된 콘센트에 무선충전장치나 무선 전력공급 시스템을 연결하여 무선으로 전력을 공급하도록 구성됨으로 인해 실내공간의 일정 범위 이내에서만 전력공급이 가능하고 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체 등에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 무선충전 및 무선 전력전송 시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 벽을 통하여 콘센트가 없는 벽의 반대측에서도 무선으로 전력을 공급받을 수 있도록 구성됨으로써, 콘센트가 없는 벽이나 별도의 전원공급수단의 설치가 어려운 이동식 벽체 및 가변형 벽체의 경우에도 간단한 구성으로 용이하게 적용 가능하여 다양한 전자기기를 편리하게 이용할 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템에 관한 것이다. In addition, the present invention, as will be described later, simply by connecting a wireless charging device or a wireless power supply system to the wall outlet is configured to supply power wirelessly, the power supply is possible only within a certain range of the indoor space and the outlet In order to solve the problems of the prior art wireless charging and wireless power transmission systems, which had limitations that are difficult to apply to a wall without a wall or a movable or variable wall, the wall can be wirelessly supplied from the other side of the wall without an outlet. It is configured to provide a wireless power using a wall that is configured to conveniently use a variety of electronic devices can be easily applied in a simple configuration in the case of a wall without a socket or a movable wall and a variable wall difficult to install a separate power supply means Relates to a transmission system.

계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다. Subsequently, with reference to the drawings, specific contents of the wireless power transmission system using the wall according to the present invention will be described.

먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. First, referring to FIG. 1, FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a wireless power transmission system 10 using a wall according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(10)은, 크게 나누어, 벽체(20)의 일측에 형성되는 적어도 하나의 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴을 포함하여 이루어지는 제 1 전력전송부(30)와, 제 1 전력전송부(30)의 각 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴에 대응하여 벽체(20)의 타측에 형성되는 적어도 하나의 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴을 포함하여 이루어지는 제 2 전력전송부(40)와, 제 1 전력전송부(30)의 전도성 코일에 연결되어 전력을 공급하는 전원공급부(50)를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in FIG. 1, the wireless power transmission system 10 using a wall according to an embodiment of the present invention includes a at least one conductive coil or a conductive coil pattern formed on one side of the wall 20. A first power transmission unit 30 and at least one conductive coil or conductive coil pattern formed on the other side of the wall 20 corresponding to each conductive coil or conductive coil pattern of the first power transmission unit 30. And a power supply unit 50 connected to the conductive coil of the first power transmitter 30 to supply power.

여기서, 상기한 벽체(20)는, 예를 들면, 방과 방 사이의 벽과 같이, 일반적인 콘크리트 벽체일 수도 있고, 또는, 유리벽과 같이 투명한 재질로 형성된 벽체로 구성될 수도 있다. The wall 20 may be, for example, a general concrete wall, such as a wall between rooms, or may be formed of a wall formed of a transparent material, such as a glass wall.

또한, 상기한 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)는, 벽체(20)가 유리벽과 같이 투명한 벽체인 경우는 벽체의 양면에 직접 투명 전도성 코일 패턴을 형성하여 이루어지고, 콘크리트와 같이 불투명한 벽체일 경우는 전도성 코일 패턴이 형성된 벽지를 벽체의 양면에 부착하여 각각 구성될 수 있다. In addition, when the wall 20 is a transparent wall such as a glass wall, the first power transmitter 30 and the second power transmitter 40 are formed by forming a transparent conductive coil pattern directly on both sides of the wall. If the wall is opaque, such as concrete, it can be configured by attaching the wallpaper with the conductive coil pattern formed on both sides of the wall.

이때, 상기한 전도성 코일 패턴은, 예를 들면, ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 카본 나노튜브(Carbon Nanotube) 등으로 이루어지는 투명전극을 이용하여 형성될 수 있다. In this case, the conductive coil pattern may be formed using, for example, a transparent electrode made of indium-tin-oxide (ITO), carbon nanotubes, or the like.

아울러, 상기한 전원공급부(50)는, 벽체(20)의 일측에 설치된 콘센트나, 또는, 별도의 외부 전원을 이용하여 제 1 전력전송부(30)의 각 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. In addition, the power supply unit 50, the outlet provided on one side of the wall 20, or using a separate external power source to power each conductive coil or conductive coil pattern of the first power transmission unit 30. It can be configured to supply.

더 상세하게는, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(10)의 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)를 구성하는 전도성 코일 패턴의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. More specifically, referring to FIG. 2, FIG. 2 shows the first power transmitter 30 and the second power transmitter 40 of the wireless power transfer system 10 using the wall according to the embodiment of the present invention. It is a figure which shows roughly the specific structure of the conductive coil pattern which comprises.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)에 형성되는 전도성 코일 패턴은, 동심원 형태로 감겨진 평면 나선형 루프코일(21, 23)과 그 외측에 배치되는 원형 루프코일(22, 24)을 포함하여 대칭형으로 이루어지고 미리 정해진 거리만큼 이격 배치되어 각각 송신측(Tx)과 수신측(Rx)을 형성하는 자기공진(Magnetic Resonance) 무선 전력전송(MR-WPT) 시스템으로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the conductive coil patterns formed in the first power transmitter 30 and the second power transmitter 40 are formed on the outer side of the planar spiral loop coils 21 and 23 wound in a concentric manner. Magnetic resonance wireless power transmission (MR) including circumferential loop coils 22 and 24 disposed in a symmetric manner and spaced apart by a predetermined distance to form a transmitting side Tx and a receiving side Rx, respectively. -WPT) system.

따라서 도 2에 나타낸 바와 같이, 나선형 루프코일(21)과 원형 루프코일(22)을 포함하여 이루어지는 제 1 전력전송부(30) 측에 전원(Source)을 연결하면, 나선형 루프코일(23)과 원형 루프코일(24)을 포함하여 제 1 전력전송부(30)와 대칭으로 형성되는 제 2 전력전송부(40) 측에 전력이 송신되어 제 2 전력전송부(40)에 연결된 부하(Load), 즉, 전자기기에 전력이 공급될 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 2, when a power source is connected to the first power transmission unit 30 including the spiral loop coil 21 and the circular loop coil 22, the spiral loop coil 23 and Load is connected to the second power transmitter 40 by transmitting power to the second power transmitter 40 that is formed symmetrically with the first power transmitter 30, including the circular loop coil 24. That is, power may be supplied to the electronics.

여기서, 도 2에 나타낸 바와 같은 자기공진 무선 전력전송(MR-WPT) 시스템을 통하여 무선으로 전력 전송이 이루어지는 원리나 자기공진 무선 전력전송(MR-WPT) 시스템의 보다 구체적인 구성에 대한 내용은 종래기술의 문헌 등을 통하여 당업자에게 자명한 사항이므로, 이에, 본 명세서에서는, 설명을 간략히 하기 위해 상기한 바와 같이 종래기술의 문헌 등을 통하여 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다. Here, the principle of the power transmission wirelessly through the magnetic resonance wireless power transmission (MR-WPT) system, as shown in Figure 2 or more specific configuration of the magnetic resonance wireless power transmission (MR-WPT) system Since it is obvious to those skilled in the art through the literature, the present specification, for the purpose of simplifying the description, the contents that can be easily understood and implemented by those skilled in the art through the literature of the related art as described above for the purpose of simplification of the description. Note that omit.

아울러, 본 발명의 실시예에서는 상기한 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)가 도 2에 나타낸 바와 같은 자기공진 무선 전력전송(MR-WPT) 시스템으로 구성되는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 도 2에 나타낸 실시예의 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 예를 들면, 전송하고자 하는 전력의 크기나 전송거리, 또는, 벽체의 위치 및 종류 등과 같이, 설치조건 및 필요에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다. In addition, in the embodiment of the present invention, the first power transmitter 30 and the second power transmitter 40 are configured as a magnetic resonance wireless power transfer (MR-WPT) system as shown in FIG. Although the present invention has been described by way of example, the present invention is not necessarily limited to the case of the embodiment shown in Fig. 2, that is, the present invention, for example, the size or transmission distance of the power to be transmitted, or the position of the wall It should be noted that, such as and type, it can be configured in various forms depending on the installation conditions and needs.

더 상세하게는, 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)는, 예를 들면, 구리와 같은 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 이에 더하여, 예를 들면, ITO 또는 카본 나노튜브 등으로 이루어지는 투명전극을 이용하여 투명코일의 형태로 형성될 수도 있다. More specifically, the first power transmission unit 30 and the second power transmission unit 40 may be formed of a conductive material such as, for example, copper, in addition, for example, ITO or carbon nano It may be formed in the form of a transparent coil using a transparent electrode made of a tube or the like.

즉, 벽체(20)가 유리와 같은 투명한 재질인 경우, 상기한 바와 같이 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)를 투명전극으로 형성하여 벽체(20)의 양면에 전도성 코일 패턴을 직접 형성할 수 있으며, 그것에 의해, 벽체(20)의 외관을 해치지 않고 무선 전력전송 시스템(10)의 설치가 가능해진다. That is, when the wall 20 is a transparent material such as glass, as described above, the first power transmitter 30 and the second power transmitter 40 are formed as transparent electrodes so as to be conductive on both sides of the wall 20. The coil pattern can be directly formed, whereby the wireless power transfer system 10 can be installed without harming the appearance of the wall 20.

더욱이, 벽체(20)가 콘크리트나 나무 등과 같이 불투명한 재질인 경우는, 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)를 전도성 코일 패턴이 인쇄된 벽지의 형태로 형성하여 벽체(20)의 양면에 부착함으로써, 일반적인 벽뿐만 아니라 가변형 벽체나 이동식 벽체의 경우에도 용이하게 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(10)을 구현할 수 있다. In addition, when the wall 20 is an opaque material such as concrete or wood, the first power transmission unit 30 and the second power transmission unit 40 are formed in the form of a wallpaper printed with a conductive coil pattern to form a wall. By attaching to both sides of the (20), it is possible to easily implement the wireless power transmission system 10 using the wall in the case of the variable wall or movable wall as well as the general wall.

상기한 바와 같은 구성으로부터, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 벽체(20)의 일측에 설치된 콘센트나 또는 외부의 전원으로 이루어지는 전원공급수단(50)을 통하여 제 1 전력전송부(30)에 전력이 공급되면, 벽체(20)를 매개체로 하여 제 1 전력전송부(30)로부터 제 2 전력전송부(40)로 전력이 전송되고, 제 2 전력전송부(40)로부터 각각의 전자기기로 전력이 송신됨으로써, 벽체(20)의 반대편에서 무선으로 전력전송이 이루어지게 된다. As shown in FIG. 1 and FIG. 2 from the above-described configuration, the first power transmission unit 30 is connected to the first power transmission unit 30 through a power supply unit 50 formed of an outlet installed on one side of the wall 20 or an external power source. When power is supplied, power is transmitted from the first power transmitter 30 to the second power transmitter 40 via the wall 20 as a medium, and from the second power transmitter 40 to each electronic device. As the power is transmitted, the power is wirelessly transmitted from the opposite side of the wall 20.

이때, 벽체(20)가 유리벽과 같은 투명한 재질인 경우는 투명전극으로 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)를 벽체(20)에 직접 형성하는 것에 의해 벽체(20)의 외관을 해치지 않고 간단한 구성으로 용이하게 무선 전력전송 시스템(10)을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 마치 벽에서 직접 전력이 공급되는 것과 같은 효과를 줄 수 있다. In this case, when the wall 20 is made of a transparent material such as a glass wall, the wall 20 is formed by directly forming the first power transmitter 30 and the second power transmitter 40 on the wall 20 using transparent electrodes. It is possible to easily implement the wireless power transmission system 10 in a simple configuration without harming the appearance of), thereby giving the effect as if the power is directly supplied from the wall.

더욱이, 벽체(20)가 콘크리트나 나무 등과 같이 투명한 재질인 경우는 전도성 코일 패턴이 인쇄된 벽지의 형태로 제 1 전력전송부(30) 및 제 2 전력전송부(40)를 형성하여 벽체(20)의 양면에 부착함으로써, 콘센트가 없는 벽이나 가변형 벽체 및 이동식 벽체의 경우에도 간단한 구성으로 용이하게 무선 전력전송 시스템(10)을 구현할 수 있으며, 그것에 의해, 실내공간이 아닌 벽의 반대측에서도 다양한 전자기기를 보다 편리하게 이용할 수 있다. In addition, when the wall 20 is made of a transparent material such as concrete or wood, the wall 20 is formed by forming the first power transmitter 30 and the second power transmitter 40 in the form of a wallpaper on which the conductive coil pattern is printed. By attaching to both sides of the), it is possible to easily implement the wireless power transmission system 10 with a simple configuration even in the case of a wall without a wall outlet, a variable wall and a movable wall, whereby a variety of electronics on the opposite side of the wall rather than the interior space The device can be used more conveniently.

여기서, 상기한 본 발명의 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 벽체(20)의 일측에 제 1 전력전송부(30) 및 전원공급수단(50)을 설치하고, 반대측에 제 2 전력전송부(40)를 설치하여, 벽체(20)의 일측에서 반대측으로 무선 전력 전송이 이루어지는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니다. Here, in the above-described embodiment of the present invention, as shown in Figs. 1 and 2, the first power transmission unit 30 and the power supply means 50 is provided on one side of the wall 20, and on the opposite side, Although the present invention has been described as an example in which the wireless power transmission is performed from one side of the wall 20 to the other side by installing the power transmission unit 40, the present invention is not necessarily limited to this configuration.

더 상세하게는, 본 발명에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(10)은, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, 벽체(20)의 일측에 제 1 전력전송부(30) 및 전원공급수단(50)을 설치하는 동시에, 일정 간격이나 패턴으로 제 2 전력전송부(40)를 함께 설치하고, 벽체(20)의 반대측에도 이와 대칭이 되도록 제 1 전력전송부(30), 제 2 전력전송부(40) 및 전원공급수단(50)을 각각 설치함으로써, 벽체(20)의 양면에서 모두 무선 전력 전송이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있는 등, 본 발명은 필요에 따라 다양한 현태로 구현될 수 있음에 유념해야 한다. More specifically, the wireless power transmission system 10 using the wall according to the present invention, although not shown, for example, on the one side of the wall 20, the first power transmission unit 30 and the power supply means ( 50) and at the same time, the second power transmitter 40 is provided together at a predetermined interval or pattern, and the first power transmitter 30 and the second power transmitter are symmetrical to the opposite side of the wall 20. By installing the 40 and the power supply means 50, respectively, both sides of the wall 20 may be configured such that the wireless power transmission can be made, such that the present invention can be implemented in various situations as needed Keep in mind.

계속해서, 도 3 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템의 다른 실시예에 대하여 설명한다. Subsequently, another embodiment of the wireless power transfer system using the wall according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 4.

여기서, 이하에 설명하는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서, 도 1 및 도 2를 참조하여 상기에 설명한 제 1 실시예와 동일 내지 유사한 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하고 다른 부분에 대하여만 설명하였음에 유념해야 한다. Here, in the second embodiment of the present invention described below, the same or similar parts as those of the first embodiment described above with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted for the sake of brevity. Note that only the other parts are explained.

먼저 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(60)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. First, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a wireless power transmission system 60 using a wall according to a second embodiment of the present invention.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(60)은, 크게 나누어, 벽체(61)의 일측에 형성되는 적어도 하나의 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴을 포함하여 이루어지는 제 1 전력전송부(62)와, 제 1 전력전송부(62)의 각 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴에 대응하여 벽체(61)의 타측에 형성되는 적어도 하나의 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴을 포함하여 이루어지는 제 2 전력전송부(63)와, 제 1 전력전송부(62)의 전도성 코일에 연결되어 전력을 공급하는 전원공급부(64)를 포함하여 구성되는 점은 상기한 제 1 실시예의 경우와 같다. As shown in FIG. 3, the wireless power transmission system 60 using the wall according to the second embodiment of the present invention is divided into at least one conductive coil or conductive coil pattern formed on one side of the wall 61. At least one conductive coil or conductive coil pattern formed on the other side of the wall 61 corresponding to each of the first power transmission unit 62 and the conductive coil or conductive coil pattern of the first power transmission unit 62 including It includes a second power transmission unit 63 and a power supply unit 64 is connected to the conductive coil of the first power transmission unit 62 to supply power is made of the first embodiment described above. Same as the case.

그러나 본 발명의 제 2 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(60)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 전력전송부(62)와 제 2 전력전송부(63) 사이에 배치되어 전력전송 효율을 증대시키기 위한 메타구조체(65)를 벽체(61) 내에 더 포함하여 구성되는 점이 다르다. However, the wireless power transfer system 60 using the wall according to the second embodiment of the present invention is arranged between the first power transfer unit 62 and the second power transfer unit 63, as shown in FIG. The difference is that the structure further includes a meta-structure 65 in the wall 61 to increase the power transmission efficiency.

여기서, 상기한 메타구조체(65)는, 코일 형태의 LC 공진회로가 미리 정해진 패턴으로 다수개 배열되어 이루어지는 것으로, 무선 전력전송 시스템의 전력전송 효율을 높이기 위해 송신측과 수신측 사이에 배치되는 3차원 구조체로 형성되는 기존의 메타구조를 이용하여 적절히 구성될 수 있다. Here, the meta-structure 65 is formed of a plurality of coil-shaped LC resonant circuits in a predetermined pattern, and is arranged between the transmitting side and the receiving side in order to increase the power transmission efficiency of the wireless power transmission system. It can be appropriately configured by using an existing metastructure formed of a dimensional structure.

그러나 기존의 메타구조는, 3차원 구조의 메타구조체가 송신측 코일(Tx)과 수신측 코일(Rx) 사이에 각각 배치됨으로 인해 그 구조가 복잡해지고 소형화가 어렵고, 그러한 3차원 구조의 메타구조체 자체의 구현도 용이하지 못하여 현실적으로 적용이 어려운 한계가 있었으며, 더욱이, 종래기술의 무선 전력전송 시스템들은, 송신측(Tx) 코일과 수신측(Rx) 코일 사이에서 전력 전송을 위해 자기유도 방식을 적용함으로 인해 전송거리가 제한적인 데 더하여, 정해진 전자기파 규제 기준을 만족하기 위해 전송거리를 증가시키는 동시에 전자기장(EMF) 누출의 감소를 함께 고려해야만 하는 어려움이 있었다. However, in the conventional metastructure, since the metastructure of the three-dimensional structure is disposed between the transmitting side coil Tx and the receiving side coil Rx, the structure is complicated and it is difficult to miniaturize. In addition, there is a limit that is difficult to apply in reality, and furthermore, the wireless power transmission system of the prior art, by applying a magnetic induction method for power transmission between the transmission (Tx) coil and the receiving (Rx) coil. In addition to the limited transmission distance, there has been a need to consider the reduction of electromagnetic field (EMF) leakage while increasing the transmission distance in order to satisfy the prescribed electromagnetic wave regulation standards.

이에, 본 발명에서는, 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위해, 후술하는 바와 같이 하여 전송거리를 증가시키는 동시에 전자기장(EMF) 누출을 감소할 수 있는 새로운 구조의 메타구조체를 제시하였다. Accordingly, in the present invention, to solve the problems of the prior art as described above, a metastructure of a new structure that can increase the transmission distance and at the same time reduce the electromagnetic field (EMF) leakage as described below.

즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(60)에 적용되는 메타구조체(65)는, 후술하는 바와 같이, 예를 들면, 얇은 인쇄회로기판(printed circuit board ; PCB)과 같은 평면 기판에 서로 다른 성질을 가지는 두 가지 메타물질로 각각 이루어지는 전도성 패턴을 미리 정해진 형태의 배열이나 패턴으로 인쇄하는 것에 의해, 투명 전도성 패턴을 이용하여 2차원 평면 형상의 투명 평면형 메타구조체로 구성될 수 있다. That is, the metastructure 65 applied to the wireless power transfer system 60 using the wall according to the second embodiment of the present invention may be, for example, a thin printed circuit board (PCB) as described below. By printing a conductive pattern composed of two metamaterials having different properties on a planar substrate such as) in a predetermined arrangement or pattern, a transparent planar metastructure having a two-dimensional planar shape using a transparent conductive pattern is printed. Can be configured.

더 상세하게는, 도 4를 참조하면, 도 4는 도 3에 나타낸 본 발명의 제 2 실시예에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템(60)에 적용되는 메타구조체(60)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. More specifically, referring to FIG. 4, FIG. 4 schematically illustrates a specific configuration of the metastructure 60 applied to the wireless power transmission system 60 using the wall according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3. It is a figure shown by.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기한 메타구조체(65)는, 중심부에 미리 정해진 형상의 전도성 패턴이 미리 정해진 패턴으로 배열된 제 1 메타물질부(71)와, 제 1 메타물질부(71)의 주변을 둘러싸도록 미리 정해진 형상의 전도성 패턴이 미리 정해진 패턴으로 배열된 제 2 메타물질부(72)를 포함하는 혼합형 메타물질 판(hybrid metamaterial slab)의 형태로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 4, the meta-structure 65 includes a first meta-material portion 71 and a first meta-material portion 71 in which a conductive pattern having a predetermined shape is arranged at a central portion in a predetermined pattern. The conductive pattern having a predetermined shape to surround the periphery may be configured in the form of a hybrid metamaterial slab including the second metamaterial portion 72 arranged in a predetermined pattern.

여기서, 상기한 제 1 메타물질부(71)는, 예를 들면, 영(zero)의 투자율(permeability)을 가지는 메타물질 판(metamaterial slab)으로 구성될 수 있고, 또한, 제 2 메타물질부(72)는 음(negative)의 투자율을 가지는 메타물질 판으로 각각 구성될 수 있다. Here, the first metamaterial portion 71 may be configured of, for example, a metamaterial slab having a zero permeability, and further, the second metamaterial portion ( 72 may be composed of metamaterial plates each having a negative permeability.

따라서 상기한 바와 같이 영(zero)의 투자율을 가지는 제 1 메타물질부(71) 주위에 음(negative)의 투자율을 가지는 제 2 메타물질부(72)가 미리 정해진 패턴으로 각각 배치됨으로써, 메타구조체를 통과하는 자기장을 집속시켜 전송효율을 높이고 전자기장의 누출을 감소할 수 있다. Accordingly, as described above, the second metamaterial portion 72 having a negative permeability around the first metamaterial portion 71 having a zero permeability is disposed in a predetermined pattern, thereby forming a metastructure. By focusing the magnetic field passing through it can improve the transmission efficiency and reduce the leakage of electromagnetic field.

더 상세하게는 도 5 및 도 6을 참조하면, 도 5는 무선 전력전송 시스템에서 메타구조체가 없는 경우에 송신측(Tx) 코일로부터 수신측(Rx) 코일로 이동하는 자기장의 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 무선 전력전송 시스템에서 메타구조체가 있는 경우에 송신측(Tx) 코일로부터 수신측(Rx) 코일로 이동하는 자기장의 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다. 5 and 6, FIG. 5 schematically illustrates a flow of a magnetic field moving from a transmitting side (Tx) coil to a receiving side (Rx) coil in the absence of a metastructure in the wireless power transmission system. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a flow of a magnetic field moving from a transmitting side (Tx) coil to a receiving side (Rx) coil when there is a metastructure in the wireless power transmission system.

도 5에 나타낸 바와 같이, 메타구조체가 없는 경우는 송신측(Tx) 코일로부터의 자기장이 방사상으로 퍼지게 되어 수신측(Rx) 코일에서의 손실이 커지게 되나, 도 6에 나타낸 바와 같이, 영(zero)의 투자율을 가지는 제 1 메타물질부(71) 주위에 음(negative)의 투자율을 가지는 제 2 메타물질부(72)가 미리 정해진 패턴으로 배열된 메타구조체를 통과하는 자기장은, 중심부에서는 영(zero)의 투자율을 가지는 제 1 메타물질부(71)를 통과하여 직진하고, 주변부에서는 음(negative)의 투자율을 가지는 제 2 메타물질부(72)에 의해 안쪽(중심 쪽)으로 휘어지게 되어 자기장이 퍼지지 않고 중심부로 집속되어 수신측(Rx) 코일에 수신되게 된다. As shown in FIG. 5, in the absence of a metastructure, the magnetic field from the transmitting side Tx coil spreads radially, resulting in a large loss in the receiving side Rx coil. However, as shown in FIG. The magnetic field through which the second metamaterial portion 72 having a negative permeability 72 passes through the metastructures arranged in a predetermined pattern around the first metamaterial portion 71 having a zero permeability is zero at the center. Go straight through the first metamaterial portion 71 having a zero permeability, and bend inward (centerward) by the second metamaterial portion 72 having a negative permeability at the periphery. The magnetic field is focused on the center without being spread and is received by the receiving side Rx coil.

따라서 상기한 바와 같은 구성으로부터, 영(zero)의 투자율을 가지는 제 1 메타물질부(71)와 음(negative)의 투자율을 가지는 제 2 메타물질부(72)를 포함하여 이루어지는 메타구조체(65)를 제 1 전력전송부(62) 측에 배치함으로써, 방사상으로 퍼져서 손실되는 자기장이 감소되어 전송효율이 증가하는 동시에, 누출되는 전자기장을 감소할 수 있다. Therefore, the metastructure 65 comprising the first metamaterial portion 71 having a zero permeability and the second metamaterial portion 72 having a negative permeability from the above-described configuration. By arrange | positioning on the side of the 1st power transmission part 62, the magnetic field spread | dispersed and lost radially can be reduced and a transmission efficiency can be increased and a leaking electromagnetic field can be reduced.

즉, 도 7을 참조하면, 도 7은 도 4에 나타낸 바와 같이 하여 구성되는 메타구조체(60)를 적용한 무선 전송 시스템(60)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. That is, referring to FIG. 7, FIG. 7 schematically illustrates the overall configuration of the wireless transmission system 60 to which the metastructure 60 configured as shown in FIG. 4 is applied.

도 7에 나타낸 바와 같이, 종래의 메타구조체의 경우는 3차원 형상의 메타구조체가 송신측 코일(Tx)과 수신측 코일(Rx) 양쪽에 각각 배치되나, 본 발명에 따르면, 2차원 평면 형상의 메타구조체가 제 1 전력전송부(62) 측에만 배치되도록 구성될 수 있으므로, 전체적인 시스템 구성의 간소화 및 소형화가 가능해진다. As shown in FIG. 7, in the case of the conventional metastructure, the three-dimensional metastructure is disposed on both the transmitting side coil Tx and the receiving side coil Rx, but according to the present invention, Since the meta structure can be configured to be disposed only on the first power transmission unit 62 side, the overall system configuration can be simplified and downsized.

더욱이, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 메타구조체가 기존의 3차원 구조가 아닌 2차원 평면 형태로 형성되므로, 예를 들면, ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 카본 나노튜브(Carbon Nanotube) 등으로 이루어지는 투명 전도성 패턴을 이용하여 상기한 메타구조체를 투명하게 형성함으로써, 벽면이나 벽지에 인쇄하거자 부착하는 간단한 구성으로 용이하게 무선 전력전송 효율을 증대시킬 수 있는 등, 다양한 분야에 활용이 용이한 장점 또한 가지는 것이다. Further, according to the present invention, as described above, since the metastructure is formed in a two-dimensional planar shape rather than a conventional three-dimensional structure, for example, indium-tin-oxide (ITO) or carbon nanotubes (carbon nanotubes), etc. By forming the meta-structure transparently using a transparent conductive pattern made of a transparent structure, it is easy to use in various fields, such as easy to increase the wireless power transmission efficiency by a simple configuration to print or attach to the wall or wallpaper. It also has advantages.

여기서, 도 4를 참조하여 상기한 본 발명의 실시예에서는 제 1 메타물질부(71)에 전도성 패턴이 4×4 행렬의 형태로 배열되고, 제 2 메타물질부(72)에 전도성 패턴이 8×8 행렬의 형태로 배열되는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 구성으로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 상기한 영(zero)의 투자율을 가지는 제 1 메타물질부(71)와 음(negative)의 투자율을 가지는 제 2 메타물질부(72)의 배치나 배열, 각 메타물질부에 형성되는 LC 공진회로의 형상 및 송신부와의 거리 등과 같은 구체적인 구성은, 예를 들면, 전송하고자 하는 전력량이나 전송거리 등과 같이, 필요에 따라 적절히 결정될 수 있는 것임에 유념해야 한다. Here, in the embodiment of the present invention described above with reference to FIG. 4, the conductive pattern is arranged in the form of a 4 × 4 matrix in the first metamaterial portion 71, and the conductive pattern is 8 in the second metamaterial portion 72. Although the present invention has been described with an example of being arranged in the form of an x8 matrix, the present invention is not necessarily limited to such a configuration, that is, the first meta-material portion 71 having the above-described magnetic permeability of zero. For example, the arrangement and arrangement of the second metamaterial portion 72 having a negative permeability and a negative permeability, the shape of the LC resonant circuit formed in each metamaterial portion, the distance from the transmitter, and the like are, for example, It should be noted that the amount of power to be transmitted or the transmission distance may be appropriately determined as necessary.

아울러, 상기한 바와 같이 메타구조체를 이용하여 무선 전력송신이 이루어지는 구체적인 구성이나 원리는 당업자에게 자명한 내용이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해 종래기술의 문헌 등을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 사항에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다. In addition, the specific configuration or principle that the wireless power transmission using the meta-structure as described above is obvious to those skilled in the art, therefore, in the present invention, those skilled in the art through the literature of the prior art to simplify the description, etc. It should be noted that details of what can be understood and practiced are omitted.

더욱이, 상기한 본 발명의 실시예에서는, 도 3 및 도 7에 각각 나타낸 바와 같이, 벽체(61) 내에 메타구조체(65)가 삽입되거나, 또는, 제 1 전력전송부(62)와 메타구조체(65)가 일체로 형성되어 벽체(61)에 매립되는 경우 및 벽지와 같은 형태로 형성되어 벽체(61)에 부착되는 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 구성들로만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다. Furthermore, in the above-described embodiment of the present invention, as shown in Figs. 3 and 7, respectively, the meta structure 65 is inserted into the wall 61, or the first power transmission unit 62 and the meta structure ( While the present invention has been described as an example in which 65 is integrally formed and embedded in the wall 61 and attached to the wall 61 by being formed in a wall-like form, the present invention is not necessarily limited to these configurations. It should be noted that it may be configured in various forms as necessary.

따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템을 구현할 수 있다. Therefore, it is possible to implement a wireless power transmission system using the wall according to the present invention as described above.

또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 벽체의 양측에 전도성 코일을 설치하고, 일측에 전원공급수단을 연결하여, 벽체의 일측에 설치된 전도성 코일로부터 타측에 설치된 전도성 코일을 통하여 벽체의 타측에서 무선으로 전력 전송이 가능하도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템이 제공됨으로써, 콘센트가 없는 벽이나, 또는, 가변형 벽체 및 이동식 벽체의 경우 별도의 전원공급수단의 설치가 어려웠던 종래기술의 문제점을 해결하고, 간단한 구성으로 용이하게 벽을 통해 전력을 공급하여 다양한 전자기기를 보다 편리하게 이용할 수 있다. In addition, by implementing a wireless power transmission system using the wall according to the present invention as described above, according to the present invention, by installing a conductive coil on both sides of the wall, by connecting the power supply means on one side, By providing a wireless power transmission system using a wall configured to wirelessly transmit power from the other side of the wall to the other side of the wall through the conductive coil installed on the other side from the conductive coil installed on one side, a wall without an outlet, or a variable wall and a movable wall In the case of solving the problems of the prior art that it was difficult to install a separate power supply means, it is possible to use a variety of electronic devices more conveniently by simply supplying power through the wall with a simple configuration.

아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 벽을 통하여 콘센트가 없는 벽의 반대측에서도 무선으로 전력을 공급받을 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템이 제공됨으로써, 단순히 벽에 설치된 콘센트에 무선충전장치나 무선 전력공급 시스템을 연결하여 무선으로 전력을 공급하도록 구성됨으로 인해 실내공간의 일정 범위 이내에서만 전력공급이 가능하고 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체 등에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 무선충전 및 무선 전력전송 시스템들의 문제점을 해결할 수 있다. In addition, according to the present invention, by providing a wireless power transmission system using a wall configured to be wirelessly supplied power to the other side of the wall without the outlet through the wall as described above, simply charging the wireless outlet to the wall The device is configured to supply power wirelessly by connecting a device or a wireless power supply system, so that power can be supplied only within a certain range of the indoor space, and it is difficult to apply to a wall without a socket or a movable or variable wall. Solve the problems of wireless charging and wireless power transmission systems.

이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다. As described above, the details of the wireless power transmission system using the wall according to the present invention have been described through the embodiments of the present invention as described above, but the present invention is not limited only to the contents described in the above embodiments. It is a matter of course that the present invention can be modified, changed, combined and replaced by a person skilled in the art according to the design needs and various other factors.

10. 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템
20. 벽체 21. 나선형 루프코일
22. 원형 루프코일 23. 나선형 루프코일
24. 원형 루프코일 30. 제 1 전력전송부
40. 제 2 전력전송부 50. 전원공급부
60. 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템
61. 벽체 62. 제 1 전력전송부
63. 제 2 전력전송부 64. 전원공급부
65. 메타구조체 71. 제 1 메타물질부
72. 제 2 메타물질부 10. Wireless power transmission system using walls
20. Wall 21. Spiral roof coil
22. Round roof coil 23. Spiral roof coil
24. Circular loop coil 30. First power transmission unit
40. Second power transmitter 50. Power supply
60. Wireless Power Transmission System Using Walls
61. Wall 62. First power transmission unit
63. Second power transmitter 64. Power supply
65. Metastructure 71. First metamaterial part
72. Second Metamaterial Division

Claims (13)

단순히 벽에 설치된 콘센트에 연결하여 무선으로 전력을 공급하도록 구성됨으로 인해 실내공간의 일정 범위 이내에서만 전력공급이 가능하고, 콘센트가 없는 벽이나 이동식 또는 가변형 벽체에는 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 무선충전 및 무선 전력전송 시스템들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템에 있어서,
벽체의 일측에 형성되는 적어도 하나의 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴을 포함하여 이루어지는 제 1 전력전송부;
상기 제 1 전력전송부의 각 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴에 대응하여 상기 벽체의 타측에 형성되는 적어도 하나의 전도성 코일 또는 전도성 코일 패턴을 포함하여 이루어지는 제 2 전력전송부; 및
상기 제 1 전력전송부에 연결되어 전력을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성됨으로써,
상기 전원공급수단을 통하여 상기 제 1 전력전송부에 전력이 공급되면, 상기 제 1 전력전송부로부터 상기 제 2 전력전송부로 전력이 전송되어, 상기 제 2 전력전송부로부터 상기 벽체의 타측에 무선으로 전력전송이 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
Since it is configured to supply power wirelessly by simply connecting to an outlet installed on a wall, it is possible to supply power only within a certain range of an indoor space, and it is a wireless technology of the related art, which has a limitation that is difficult to apply to a wall without a socket or a movable or variable wall. In the wireless power transfer system using a wall configured to solve the problems of the charging and wireless power transfer system,
A first power transmission unit including at least one conductive coil or conductive coil pattern formed on one side of the wall;
A second power transmitter comprising at least one conductive coil or conductive coil pattern formed on the other side of the wall corresponding to each conductive coil or conductive coil pattern of the first power transmitter; And
By including a power supply for supplying power connected to the first power transmission,
When power is supplied to the first power transmitter through the power supply means, power is transmitted from the first power transmitter to the second power transmitter, and wirelessly from the second power transmitter to the other side of the wall. Wireless power transmission system using a wall, characterized in that the power transmission is configured to be made.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 전력전송부 및 상기 제 2 전력전송부는,
동심원 형태로 감겨진 평면 나선형 루프코일 및 상기 나선형 루프코일의 외측에 배치되는 원형 루프코일을 포함하여 각각 대칭형으로 이루어지고, 미리 정해진 거리만큼 각각 이격 배치되어 서로 송신측(Tx)과 수신측(Rx)을 형성하는 자기공진(Magnetic Resonance) 무선 전력전송(MR-WPT) 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 1,
The first power transmitter and the second power transmitter,
Planar spiral coils wound in the form of concentric circles and circular loop coils disposed outside of the spiral loop coils are each symmetrical, and are spaced apart by a predetermined distance from each other, so that the transmitting side (Tx) and the receiving side (Rx) are separated from each other. Wireless power transmission system using a wall, characterized in that consisting of a magnetic resonance (Magnetic Resonance) wireless power transmission (MR-WPT) system to form a).
제 1항에 있어서,
상기 제 1 전력전송부 및 상기 제 2 전력전송부는,
ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 카본 나노튜브(Carbon Nanotube)을 이용하여 이루어지는 투명전극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 1,
The first power transmitter and the second power transmitter,
Wireless power transmission system using a wall, characterized in that formed of a transparent electrode made of ITO (Indium-Tin-Oxide) or carbon nanotubes (Carbon Nanotube).
제 1항에 있어서,
상기 전원공급부는,
상기 벽체의 일측에 설치된 콘센트나 또는 별도의 외부 전원을 이용하여 상기 제 1 전력전송부에 전력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 1,
The power supply unit,
Wireless power transmission system using a wall, characterized in that configured to supply power to the first power transmission unit using an outlet or a separate external power source installed on one side of the wall.
제 1항에 있어서,
상기 벽체는,
유리를 포함하는 투명한 재질로 형성되고,
상기 제 1 전력전송부 및 상기 제 2 전력전송부는,
상기 벽체의 양면에 투명전극으로 전도성 코일 패턴을 각각 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 1,
The wall is,
Formed of a transparent material, including glass,
The first power transmitter and the second power transmitter,
Wireless power transmission system using a wall, characterized in that the conductive coil pattern is formed on each side of the wall by a transparent electrode, respectively.
제 1항에 있어서,
상기 벽체는,
콘크리트나 나무를 포함하는 불투명한 재질로 형성되고,
상기 제 1 전력전송부 및 상기 제 2 전력전송부는,
전도성 코일 패턴이 인쇄된 벽지의 형태로 형성되어 상기 벽체의 양면에 각각 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 1,
The wall is,
Formed of opaque material, including concrete or wood,
The first power transmitter and the second power transmitter,
The conductive coil pattern is formed in the form of a printed wallpaper, the wireless power transmission system using a wall, characterized in that configured to be attached to each side of the wall.
제 1항에 있어서,
상기 무선 전력전송 시스템은,
상기 벽체의 일측에 상기 제 1 전력전송부 및 전원공급수단을 설치하는 동시에, 일정 간격이나 패턴으로 상기 제 2 전력전송부를 상기 벽체의 일측에 함께 설치하고,
상기 벽체의 반대측에도 상기 벽체의 일측과 대칭이 되도록 상기 제 1 전력전송부, 상기 제 2 전력전송부 및 상기 전원공급수단을 각각 설치하도록 구성됨으로써,
상기 벽체의 양면에서 무선 전력 전송이 이루어질 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 1,
The wireless power transmission system,
While installing the first power transmission unit and the power supply means on one side of the wall, at the same time interval or pattern to install the second power transmission unit on one side of the wall,
The first power transmission unit, the second power transmission unit and the power supply means are respectively provided to be opposite to the wall so as to be symmetrical with one side of the wall,
Wireless power transmission system using a wall, characterized in that the wireless power transmission is configured to be made on both sides of the wall.
제 1항에 있어서,
상기 무선 전력전송 시스템은,
전력전송 효율을 증대시키기 위해 상기 벽체 내의 상기 제 1 전력전송부와 상기 제 2 전력전송부 사이에 배치되는 메타구조체를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 1,
The wireless power transmission system,
And a metastructure disposed between the first power transmitter and the second power transmitter in the wall to increase power transmission efficiency.
제 8항에 있어서,
상기 메타구조체는,
인쇄회로기판(printed circuit board ; PCB)을 포함하는 평면 기판을 이용하여 형성되거나,
ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 카본 나노튜브(Carbon Nanotube)를 포함하여 이루어지는 투명 전도성 패턴을 이용하여 투명하게 형성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 8,
The metastructure is,
Is formed using a planar substrate including a printed circuit board (PCB),
Wireless power transmission system using a wall, characterized in that formed transparently by using a transparent conductive pattern consisting of ITO (Indium-Tin-Oxide) or carbon nanotube (Carbon Nanotube).
제 8항에 있어서,
상기 메타구조체는,
기판의 중심부에 미리 정해진 형상의 전도성 패턴이 미리 정해진 패턴으로 배열된 제 1 메타물질부; 및
상기 제 1 메타물질부의 주변을 둘러싸도록 미리 정해진 형상의 전도성 패턴이 미리 정해진 패턴으로 배열된 제 2 메타물질부를 포함하여,
기판에 서로 다른 성질을 가지는 두 가지 메타물질로 각각 이루어지는 전도성 패턴을 미리 정해진 형태의 배열이나 패턴으로 인쇄하는 것에 의해 2차원 평면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 8,
The metastructure is,
A first meta-material portion in which a conductive pattern having a predetermined shape is arranged in a predetermined pattern at the center of the substrate; And
Including a second meta-material portion in which a conductive pattern of a predetermined shape is arranged in a predetermined pattern to surround the periphery of the first meta-material portion,
Wireless power transmission system using a wall, characterized in that formed in a two-dimensional planar shape by printing a conductive pattern consisting of two meta-materials having different properties on the substrate in a predetermined arrangement or pattern.
제 10항에 있어서,
상기 메타구조체는,
상기 제 1 메타물질부가 영(zero)의 투자율(permeability)을 가지는 메타물질 판(metamaterial slab)으로 구성되고,
상기 제 2 메타물질부가 음(negative)의 투자율을 가지는 메타물질 판으로 구성됨으로써,
상기 메타구조체를 통과하는 자기장이 중심부에서는 상기 제 1 메타물질부에 의해 직진하고, 주변부에서는 상기 제 2 메타물질부에 의해 중심 쪽으로 휘어지게 되어 집속되는 것에 의해, 방사상으로 퍼져서 손실되는 자기장이 감소되고 무선 전력전송 효율이 증대되어 전송거리가 증가되는 동시에, 전자기장(electromagnetic field ; EMF)의 누출(leakage)이 감소될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 10,
The metastructure is,
The first metamaterial portion is composed of a metamaterial slab having a zero permeability,
The second metamaterial portion is composed of a metamaterial plate having a negative permeability,
The magnetic field passing through the metastructure is straightened by the first metamaterial portion at the central portion and is bent toward the center by the second metamaterial portion at the peripheral portion, thereby concentrating the magnetic field that is radially spread and lost. The wireless power transfer system using the wall, characterized in that configured to be able to reduce the leakage of the electromagnetic field (EMF) at the same time as the transmission power is increased to increase the wireless power transfer efficiency.
제 11항에 있어서,
상기 메타구조체는,
상기 제 1 전력전송부 측에 상기 제 1 전력전송부와 미리 정해진 간격으로 이격 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템.
The method of claim 11,
The metastructure is,
Wireless power transmission system using a wall, characterized in that configured to be spaced apart from the first power transmitter at a predetermined interval on the first power transmitter side.
청구항 1항 내지 청구항 12항 중 어느 한 항에 기재된 벽체를 이용한 무선 전력전송 시스템을 이용하여 벽을 통해 무선으로 전력을 전송할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 벽체를 이용한 무선 전력전송방법.
A wireless power transmission method using a wall, wherein the power is wirelessly transmitted through a wall using the wireless power transmission system using the wall according to any one of claims 1 to 12.
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KR20220062942A (en) * 2020-11-09 2022-05-17 경북대학교 산학협력단 Cup-shaped magnetic resonance coil structure for wireless charging of devices
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