일본의 어업 종사자의 감소·고령화는 심각한 문제이지만, 이 요인의 하나로 여겨지는 사람의 손에 의한 고부하 작업을 조금이라도 경감하기 위해, 양식망의 청소 로봇 등 자동화가 진행되고 있다.앞으로는 수질 관리와 생선의 생육 체크까지 모든 것을 담당하는 바다 속에 상주하는 로봇, 이른바 수중 드론의 개발이 기대되고 있다.
드론은 충전이 필요하고, 수중에서 수집한 데이터를 회수할 필요도 있다.또한 중량 증가도 억제해야 한다.그래서 이번에 도요하시 기술과학대학의 연구팀은 급전 스테이션을 통한 해중에서의 무선 급전과 정보 통신을 경량이고 공간 절약으로 실현하는 새로운 방식의 송수신기를 개발했다.
무선 급전의 세계에서, 해수는 매우 손실이 큰 유전체로 행동한다.한편, 이온이 풍부한 해수에서는 고주파 전류가 흐르는 것에 주목해, 본 팀은, 해수의 도전성에 주목한 송수전기의 등가 회로로부터 새롭게 동작 이론을 구축했다.이 이론을 바탕으로, 4장의 초박형 평판 전극을 이용한 송수전기를 설계하고, 시작·측정을 실시한 바, 해수 중에서 1kW의 전력을 2cm의 거리로 송전해도 급전 효율 90 % 이상이라는 결과를 얻었다.이를 이용한 소형 수중 드론에의 급전 실험이나 동영상의 실시간 통신에도 성공했다.드론에 탑재하는 수전기와 전력계 회로는 합계해도 약 270g으로 매우 경량이라고 한다.
본 성과에 의해 수중 드론의 운용 효율이 비약적으로 향상되고, 최종적으로는 육상에서 모든 것을 관리할 수 있는 수중 드론 시스템의 개발로 이어질 것으로 기대된다.
논문 정보:【IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques】Design of Conductive Coupler for Underwater Wireless Power and Data Transfer
【IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques】Design of a Capacitive Wireless Power Transfer System for Operation in Fresh Water
