웨어러블 기기가 등장하면서 일상적인 신체 활동에서 발생하는 열, 압력, 진동 등을 활용해 수십 마이크로와트 수준의 극소량 전력을 얻는 ‘마이크로 에너지 하베스팅’ 기술의 특허 출원이 급증하고 있다.
25일 특허청에 따르면 마이크로 에너지 하베스팅 기술 관련 특허 출원이 지난 2007년 27건에서 2013년 167건으로 최근 7년간 6배 이상 성장했다.
최근 전자기기가 모바일화, 초소형화, 저전력화되면서 아주 적은 전력이라도 충전 없이 계속 공급할 수 있는 기술에 대한 수요가 증가한 탓이다. 이 기술로 얻을 수 있는 전력은 전자기기를 작동시키기에 너무 작아서 그동안 터치패드 등 일부 센서에만 적용됐다.
마이크로 에너지 하베스팅 관련 특허출원은 압전 섬유, 압전 필름, 열전박막모듈 등을 포함하는 발전소자와 이들 소자를 이용하는 발전장치로 나뉜다. 최근 7년간 총 765건의 특허출원 중 발전소자는 463건, 발전장치는 302건으로 조사됐다. 특히 2011년까지는 발전소자 개발이 주를 이뤘지만 2012년부터는 발전장치 특허출원이 크게 늘어 발전소자의 특허출원 건수를 추월한 것으로 분석됐다. 이는 발전소자를 다양한 발전장치에 응용할 수 있는 수준으로 기술이 성숙한 것이라는 설명이다.
마이크로 에너지 발전 방식은 열전 및 압전 기술이 677건으로 전체 특허출원의 88.5%를 차지한다. 지난 2012년부터 압전 방식이 열전 방식의 특허출원을 앞선 것으로 분석됐다. 이는 압전 방식이 열전 방식보다 상대적으로 단순한 구조여서 초소형 전자기기에 더 적합하기 때문인 것으로 보인다.
세계 에너지 하베스팅 시장은 친환경 에너지 개발 열기로 2022년까지 약 6조원 규모로 성장할 것으로 전망된다. 압전 및 열전 발전기술이 전체 시장의 28.8%를 점유할 것으로 예상되고 있다. 에너지 하베스팅 기술 중에서 태양전지, 전자기기를 이용하는 방법은 그동안 소형화가 어려워 고전했지만 웨어러블기기를 만나 다시 주목받고 있다. 특허청 관계자는 “압전 기술을 이용한 실용적 제품들이 조만간 시장에 속속 등장할 것으로 예상된다”고 전했다.
<에너지 하베스팅 기술 특허출원 사례 (자료: 특허청)>
정미나기자 mina@etnews.com