AGV(Automated Guided Vehicle: 무인운반차) 충전과 AMR(Autonomous Mobile Robot: 자율주행 로봇) 충전은 창고 자동화(warehouse automation)의 병목 지점으로 지적돼 왔다. 접촉 기반이든 유도(무선) 기반이든 기존 방식은 로봇이 작업을 멈추고 충전 스테이션에 도킹한 후 충전이 되는 동안 대기 상태로 있어야 한다. 이러한 가동 중단 시간은 곧바로 생산성에 영향을 미친다:

• 20~35%의 운반차·로봇 대수 증가 - 충전 중단 시간을 상쇄하기 위해 AGV와 AMR의 추가 구매 
• 처리량 감소 – 로봇이 충전되기까지 주문 처리 속도 저하
• 바닥 공간 낭비 - 창고 공간을 차지하는 충전 스테이션 
• 숨은 비용 - 추가적인 운반차·로봇 유지관리, 트래픽 관리, 비효율적인 전원 공급 등의 누적

짧은 대기 시간 동안 AGV 및 AMR을 충전하는 기회적 충전(opportunistic charging) 방식을 시도하는 물류창고는 여전히 어려움에 직면해 있다. 대부분 솔루션은 로봇이 도킹하거나 경로에서 벗어나야 하므로 작업이 중단되고 효율성이 저하된다. 

파워인모션(Power-in-Motion)

이스라엘의 스타트업 카파우(CaPow)가 개발한 파워인모션은 기회적 충전에 대한 고정관념을 깼다. 파워인모션 기술은 로봇이 지나갈 때 충전할 수 있는 전극을 바닥이나 선반에 배치한다. 이러한 전극은 얇은 구리나 알루미늄 시트 또는 전도성 잉크일 수 있다. 이 기술을 통해 도킹, 우회, 정지 없이도 AGV와 AMR이 이동 중에 전원을 공급받을 수 있다. 로봇은 작업을 완료하는 동안 에너지 생산 상태(energy-positive state)를 유지하면서 계속 움직인다.

정렬 불량, 오염, 전력 손실로 어려움을 겪는 기존의 무선 충전 시스템과 달리, 파워인모션은 작업 흐름을 방해하지 않으면서 일관되고 효율적인 에너지를 제공한다. 

파워인모션 기술의 이점

• AGV·AMR의 100% 가동 시간 보장 - 로봇이 이동 중에도 에너지를 계속 공급한다. 
• 로봇 대수 15% 감소 - 충전 공백을 메우기 위해 더는 로봇을 추가로 구매할 필요가 없다.
• 충전기당 150∼250제곱피트 절감 - 중요한 창고 공간 확보
• 32% 낮은 TCO – 자본 비용과 운영 비용 절감으로 ROI (Return on Investment: 투자수익률) 촉진
• 원활한 통합 - 복잡한 바닥 개조나 작업 흐름 중단이 없다.

파워인모션은 모듈형 바닥 안테나(modular floor antenna)를 사용하여 정확한 정렬 없이도 에너지를 전송하므로 기존 무선 충전 시스템의 가장 큰 단점 중 하나를 해결했다. 

ROI 영향: 더 빠른 투자 회수, 더 높은 처리량

창고 자동화의 궁극적인 목표는 비용을 최소화하면서 처리량을 극대화하는 것이다. 그러나 기존의 AGV 및 AMR 충전 방식은 창고에서 로봇 수를 늘리고 공간을 낭비하며 가동 중단을 감수해야 한다. 
파워인모션을 통해 창고는 다음과 같은 성과를 거둘 수 있다:

• 2배 빠른 투자 회수 기간 – ROI 목표 달성 시간이 절반으로 단축된다.
• 운영 효율성 45% 향상 - 더 적은 로봇으로 더 많은 물품을 이동시킨다.
• 100% 가동 시간 - 더는 충전을 위해 멈출 필요가 없고 생산성 저하도 없다

 

기존 무선 충전이 부족한 이유

AGV 및 AMR의 유도 무선 충전은 이미 있었지만, 실제 창고 환경에서는 어려움을 겪곤 한다. 정렬 불량, 먼지, 이물질, 간섭은 모두 충전을 방해하여 일관되지 않은 전원 공급과 작업 중단으로 이어진다. 

카파우의 정전식 파워인모션은 다음과 같은 문제를 해결한다: 

• 높은 정렬 오류 허용 범위 - 50%의 정렬 오류에도 충전 손실이 없다.
• 잔해와 먼지에 대한 내구성 - 거친 창고 환경에 맞게 제작되었다.
• 확장 가능한 통합 - 모듈형 바닥 안테나는 바닥을 굴착하지 않고도 경로를 따라 설치할 수 있다. 

미래 지향적인 창고 자동화

창고에서 실제 ROI를 제공하는 자동화를 추진함에 따라, AGV 및 AMR의 충전을 위한 가동 중단 시간을 없애는 것이 매우 중요하다. 충전으로 인해 운영 속도가 느려져서는 안 되기 때문이다. 
카파우의 파워인모션은 로봇의 효율성을 극대화하고 운영 비용을 절감하며 가동 중단 시간을 없애도록 보장한다. 단순히 무선 충전 만이 아니라 자동화 생산성을 배가시켜 준다. 

한편,카파우는 휴머노이드 로봇의 배터리 크기와 무게를 줄이기 위해 무선 충전 기술을 사용하는 방안을 모색하고 있다. 이 회사는 바닥에 있는 단순한 금속판이나 전도성 잉크에도 사용할 수 있는 RF 에너지 전송 시스템을 개발했다. 이 시스템을 사용하면 발을 통해 전원을 공급받을 수 있다. 

이 500W 시스템은 배터리를 세류 충전(trickle charge)하고 슈퍼커패시터로 교체할 수도 있다. 휴머노이드 로봇의 높은 토크 모터를 구동하기 위한 배터리의 크기와 무게는 중요한 고려사항이다. 

충전 플레이트 간의 정확한 정렬이 필요하지 않은 카파우 시스템은 자체 튜닝이 가능하므로 별도의 RF 통신 링크가 필요하지 않다. 또한, 이 시스템은 설정된 수준(예: 30~70%)에서만 충전되도록 하여 배터리 수명을 연장한다. 이 무선 충전 시스템은 미국에서 조기 승인을 받았으며 산업자동화를 위한 AGV를 대상으로 여러 차례 시범 운영 중이다.