Interest in wireless power transfer system has also been increased. Transfer power increase, and leak-age of electromagnetic field is generated more. Therefore, the safety issue appears as a critical issue for the point of view from electromagnetic field. Some methods have been applied to solve electromagnetic field problems such as conductive shield and magnetic shield etc. In this paper, we introduce conventional meth-ods for the magnetic field shielding and propose the concept and design methodology for a resonant reactive shield for the reduction of magnetic field leakage from a wireless power transfer systems. By using LC reso-nance, the reactive shield can generate a cancelling magnetic field to reduce the incident magnetic field from wireless power transfer coils and effectively reduce the total magnetic field without consuming additional power. The shielding effectiveness of the resonant reactive shield and its effect on wireless power transfer efficiency are analyzed with a simulation and measurements. For practical application to wirelessly charged electric vehicles, an automatic tuning system for the resonant reactive shield is also proposed and implement-ed. The effectiveness of the resonant reactive shielding is verified by experiments in an actual wirelessly charged electric bus.
최근에 무선전력전송 시스템에 대한 관심이 전 세계적으로 증가하고 있다. 점차 무선전력전송 시스템의 전송 전력의 증가에 따라 시스템에서 발생하는 누설 전자기장 또한 증가할 것이다. 따라서 전자기장 관점에서 사용자의 안전문제는 점점 중요해지고 있다. 현재 상용화된 무선충전 시스템을 사용하는 소비자들을 대상으로 이루어진 설문조사에 따르면 전자파 방사와 같은 전자파에 의한 인체 유해성과 같은 안전 문제를 크게 걱정하고 있다. 전도성 차폐 (conduc-tive shield) 와 자기 차폐 (magnetic shield)와 같은 몇몇 방법들이 전자기장 방사 문제를 해결하기 위해 적용되어 왔다. 본 논문에서는 자기장 차폐를 위한 기존의 방법을 소개하고 무선전력전송시스템에서 방출되는 누설 자기장의 감소를 위한 새로운 차폐(shielding) 기법을 제안하였다. 제안된 방법은 Resonant Reactive Shield 라고 명명하였다. Reactive shield는 LC 공진을 이용하며, 추가적인 전력 소모 없이 무선전력전송 시스템으로부터 방출되는 누설 자기장을 효율적으로 저감하기 위한 상쇄 자기장을 생성한다. 새로운 차폐 기법이 무선전력전송 효율에 미치는 영향은 회로 분석을 통해 차폐 효과는 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험을 통한 측정으로 분석 및 검증하였다. 전기 자동차 무선 충전 시스템을 대상으로 하여 기존의 차폐 기법과 제안된 차폐 기법간의 시뮬레이션 및 실험 결과를 비교하여 기존 전도성 차폐 기법 대비 50%이상의 성능 향상을 검증하였고, 앞으로 전기자동차에 적용될 무선충전 시스템에 적용이 가능할 것으로 기대되며 효과적으로 누설자기장을 저감할 수 있을 것이다. 또한 전기 철도와 같은 대전력 시스템에서 효과적으로 적용이 가능할 것으로 기대된다.
