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인공지능(AI), 빠르게 발전해가는 5G 무선 네트워크, 그리고 수십억 개의 지능형 엣지 센서를 활용하여 클라우드에 실시간 데이터를 전송하는 사물인터넷(IoT) 체계를 바탕으로 세계적인 디지털 혁신이 진행되고 있다. 

 

로드 아일랜드 이스트 그리니치에 위치한 전력 공급 제조사 볼트서버(VoltServer)에서는 특허 출원한 ‘디지털 일렉트리시티(Digital Electricity)’ 기술을 사용하여 에너지 송수신의 미래를 바꾸고 있다. 디지털 전력 기술은 저가의 상용 데이터 케이블을 사용하여 최대 2kW의 전력을 최대 2km까지 안전하게 전송해준다. 

 

디지털 전력은 전선에 전력을 공급하는 체계로서, 구조화된 구리 케이블을 매개로 하여 중심점에서 원격 장비에 전력을 보내는 수단이다. 디지털 전력은 경량 데이터 케이블을 사용하여 고압의 전력을 안전하게 전송하며, 파워 로드까지 저전류를 전달한다. 원천적으로 디지털 형태를 띄는 디지털 전력은 150여년 전 처음으로 활용되었던 AD/DC 방식에 새롭게 추가되어 세 번째 전력 송수신 형태라고 볼 수 있다.

 

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볼트서버에서는 통상적인 전력을 끌어와서 “에너지 패킷”이라고 하는 작은 펄스 모음으로 나눈다. 각 패킷은 내장형 로컬 처리기를 갖춘 송신기에서 수신기로 전송된다. 각 에너지 패킷은 디지털 신호 처리 엔진을 활용하여 전력이 정확하고 안전하게 공급되고 있는지 판단한다. 문제가 식별되는 경우, 다음 에너지 패킷에는 전송되지 않는다. 각 패킷은 극소량의 에너지만을 포함하기 때문에, 사람이나 동물, 장비 및 건물에 무해하다. 수신기는 디지털 전력을 아날로그 방식의 AC 혹은 DC로 재변환하여 각 로드에 전력을 공급한다. 볼트서버 제품은 미국의 국가공인 시험소(NRTL)의 안전 및 EMC 기준을 충족하며, 인증을 받아 등재되었다.

 

볼트서버의 공동설립자인 스테픈 이브스(Stephen Eaves) CEO는 “배관을 통해 물이 빠르게 흐르는 상황을 가정해 봅시다. 파이프가 터지게 되면, 강한 수압 때문에 누군가가 다칠 수 있다. 그런 위험을 감수하는 대신 물을 수백만 개의 방울로 나눈 다음 재결합하게 되면, 결국 똑같이 필요한 양의 물을 얻으면서도 안전한 물방울을 활용할 수 있게 된다”라며 “디지털 전력은 이와 비슷한 개념으로, 에너지 패킷에 소량의 에너지를 배분합니다. 전력의 총량은 똑같이 유지하면서, 개별 패킷의 안전을 확보할 수 있다”라고 말했다. 

 

‘디지털 일렉트리시티’ 플랫폼은 시중에 나와 있는 구조화된 구리 통신 케이블이나 클래스 2 저전압 배선 방식을 활용하여 최대 2,000미터까지 전력을 송신할 수 있다. 볼트서버는 이 기술을 활용하여 이더넷 전원장치(PoE)와 유사하게 디지털 데이터와 전력을 함께 하나의 혼합 케이블 체계를 통해 송신할 수 있게 되었다. 통상적인 110/220 전압 체계보다 설치가 훨씬 수월하고 비용 또한 저렴하다.

 

바이코는 볼트서버가 제품 개발에 착수한 시점부터 볼트서버와 긴밀하게 협력해 왔다. 볼트서버의 공동설립자인 댄 로위(Dan Lowe) 사업 부문 사장은 “바이코 컨버터를 사용하면 열손실을 기존 컨버터 대비 43% 줄일 수 있으며, 이에 비례하여 방열판의 크기도 줄어들게 됩니다. 자사는 미국 내 3대 무선통신사업자들을 고객으로 유치하고 있어, 안정성에 대한 요구가 매우 까다롭다. 바이코 제품은 이러한 상황에 매우 적합한 제품이다”라고 밝혔다.

 

볼트서버에서는 종단점 수신기 내에 바이코의 소형 BCM6123 고정 비율 버스 컨버터(0.99 x 2.402 x 0.286in)를 내장하여 전력 패킷을 효율적으로 변환하고 있다. 바이코 BCM 제품은 전매의 적은 노이즈, 고효율 사인 진폭 컨버터(Sine Amplitude Converter) 토폴로지를 채택하여 전자기 필터링에 대한 요구 또한 최소화된다. 이는 전력 체계가 차지하는 공간을 더욱 줄여줄 뿐만 아니라, 간단하면서도 EMI 기준에 맞는 설계를 제공한다.

 

피엔에프뉴스 pnfnews@pnfnews.com


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