SWIPT (Simultaneous Wireless Information and Power Transfer)

SWIPT(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer, 무선 정보·전력 동시 전송)는 하나의 무선 신호(RF, Radio Frequency)로 정보와 전력을 함께 보내는 기술입니다. 이 글에서는 SWIPT의 개념과 수신 분리 방식(TS·PS·AS), 무선전력전송(WPT)과의 차이를 정리합니다. (기준일: 2026-10-12)

1. 주제

SWIPT (Simultaneous Wireless Information and Power Transfer, SWIPT)

2. 개요

• 개발 배경: 대량의 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 단말이 연결되는 mMTC(massive Machine Type Communication, 대규모 사물통신) 환경에서는 모든 단말의 배터리를 주기적으로 교체하는 것이 현실적이지 않음
• 필요성: 주변 RF 신호에서 에너지를 얻는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting, 에너지 수확)이 필요해졌고, 통신 신호 자체로 전력까지 전달하는 SWIPT가 연구됨
• 효과: 통신과 에너지 공급을 하나의 신호로 처리하여 단말의 배터리 교체와 유지보수 부담 감소

3. 개념

• 단일 RF 신호를 통해 정보와 전력을 동시에 전송하여 통신과 에너지 공급을 동시에 수행하는 무선전력통신 융합기술임

4. 개념도

그림. SWIPT 구성과 수신 분리 방식(TS, PS, AS)

5. 주요기술

가. 수신 분리 방식

방식	동작 원리	특징
TS(Time Switching, 시분할)	시간을 나누어 한 구간은 정보 수신, 다른 구간은 에너지 수확	구조가 단순하며 송수신 간 시간 동기 필요
PS(Power Splitting, 전력 분할)	수신 전력을 일정 비율로 나누어 일부는 정보 수신기, 나머지는 에너지 수확기에 입력	정보와 에너지를 동시에 수신하며 전력 분배기 필요
AS(Antenna Switching, 안테나 분리)	수신 안테나를 두 그룹으로 나누어 일부는 정보 수신, 나머지는 에너지 수확에 사용	다중안테나 활용, 안테나 수 배분 최적화 필요

 

나. 에너지 수확 소자: 렉테나(Rectenna, Rectifying Antenna, 정류 안테나)

구성	기능
안테나	RF 신호 수신
쇼트키 다이오드(Schottky Diode)	고주파 교류(RF) 신호를 직류로 정류
LPF(Low Pass Filter, 저역통과필터)	정류 후 남는 고조파를 제거하고 직류 성분만 통과
부하·배터리	얻은 직류 전력을 단말 구동에 사용하거나 저장

 

6. 주요특징

특징	세부 설명
동시 전송	단일 RF 신호로 정보와 전력을 동시에 전달
에너지 획득	RF 에너지를 직류 전력으로 변환하여 활용
배터리 절감	IoT 단말의 배터리 교체 및 유지보수 비용 감소
효율 고려	정보 전송률과 수확 에너지 간 Rate-Energy Trade-off 최적화 필요

 

7. SWIPT와 무선전력전송(WPT) 비교

구분	SWIPT	WPT
목적	정보와 전력의 동시 전송	전력 전송
전송 신호	데이터를 포함한 RF 신호	전력 중심의 저주파 신호
통신 기능	지원	제한적(제어용 부가 통신)
시스템 복잡도	높음	낮음
적용 분야	IoT, 6G, 센서망	무선충전기, 전기차

 

• 자기유도 방식 WPT: 코일 간 전자기 유도로 전력을 전달하며, 수신 측 임피던스 변화를 이용해 정보를 전달(OOK, On-Off Keying 방식)
• 자기공명 방식 WPT: 공진 코일로 전력을 전달하며, 제어 정보는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신으로 별도 전달

8. 기술동향·개선사항·활용

• 동향·개선사항: 6G의 ISAC(Integrated Sensing And Communication, 통신·센싱 융합), IoT, mMTC 환경의 핵심 기술로 연구되고 있으며, 정보 전송률과 수확 에너지의 상충관계 최적화와 수확 효율 향상이 개선 과제임
• 활용: 배터리 교체가 어려운 IoT 센서망과 소형 단말에 적용하는 방안이 연구되고 있음

용어 설명

• RF(Radio Frequency, 무선 주파수) : 무선 통신에 쓰는 고주파 신호
• IoT(Internet of Things, 사물인터넷) : 사물에 센서와 통신 기능을 넣어 인터넷에 연결한 기술
• mMTC(massive Machine Type Communication, 대규모 사물통신) : 아주 많은 사물이 동시에 연결되는 5G·6G 서비스 유형
• 에너지 하베스팅(Energy Harvesting, 에너지 수확) : 주변의 전파나 빛, 열 등에서 에너지를 모아 쓰는 기술
• TS·PS·AS(Time Switching·Power Splitting·Antenna Switching) : 정보 수신과 에너지 수확을 시간, 전력, 안테나 단위로 나누는 세 가지 방식
• 렉테나(Rectenna, Rectifying Antenna, 정류 안테나) : 수신한 고주파 신호를 직류 전력으로 바꾸는 안테나와 정류 회로의 조합
• 쇼트키 다이오드(Schottky Diode) : 고주파에서도 빠르게 동작해 정류에 쓰는 다이오드
• LPF(Low Pass Filter, 저역통과필터) : 낮은 주파수 성분만 통과시키는 필터
• WPT(Wireless Power Transfer, 무선전력전송) : 전선 없이 전력을 전달하는 기술
• ISAC(Integrated Sensing And Communication, 통신·센싱 융합) : 통신과 주변 감지를 하나의 시스템으로 처리하는 기술
• OOK(On-Off Keying) : 신호를 켜고 끄는 것으로 0과 1을 나타내는 가장 단순한 변조 방식
• BLE(Bluetooth Low Energy) : 전력 소모를 줄인 블루투스 통신 방식

참고 출처

• X. Zhou, R. Zhang, C. K. Ho, "Wireless Information and Power Transfer: Architecture Design and Rate-Energy Tradeoff", arXiv:1205.0618 — arxiv.org/abs/1205.0618
• "Recent Advances in Joint Wireless Energy and Information Transfer", arXiv:1407.0474 — arxiv.org/abs/1407.0474
• "ISAC Meets SWIPT: Multi-functional Wireless Systems Integrating Sensing, Communication, and Powering", arXiv:2211.10605 — arxiv.org/abs/2211.10605