웨어러블 기기(착용하는 전자기기)의 등장으로 인체의 일상활동에서 발생되는 열·압력·진동 등을 활용하여 수십 마이크로와트(μW) 수준의 극소량 전력을 얻는 ‘마이크로 에너지 하베스팅’ 기술의 특허출원이 급증하고 있는 것으로 나타났다.

특허청(청장 김영민)에 따르면, 마이크로 에너지 하베스팅 기술과 관련된 특허출원이 2007년 27건에서 2013년 167건으로 최근 7년간 6배 이상 성장했다.

‘마이크로 에너지 하베스팅’ 기술의 특허출원이 급증한 이유는, 최근 전자기기가 모바일화·초소형화·저전력화 되면서 아주 적은 전력이라도 충전없이 계속 공급할 수 있는 기술에 대한 수요가 증가했기 때문이다. 마이크로 에너지 하베스팅 기술로 얻을 수 있는 전력은 전자기기를 작동시키기에 너무 작아서 그동안 터치패드 등 일부 센서에만 적용되었다.

‘마이크로 에너지 하베스팅’ 관련 특허출원은 압전섬유, 압전필름, 열전박막모듈 등을 포함하는 발전소자와 이들 소자를 이용하는 발전장치로 나뉘는데, 최근 7년간 총 765건의 특허출원 중에서 발전소자는 463건, 발전장치는 302건으로 조사됐다. 특히, 2011년까지는 발전소자 개발이 주를 이루었으나 2012년부터는 발전장치의 특허출원이 크게 늘어 발전소자의 특허출원건수를 추월한 것으로 분석됐다. 이는 발전소자를 다양한 발전장치에 응용할 수 있는 수준으로 기술이 성숙한 것으로 해석된다.

한편, 마이크로 에너지 발전방식을 살펴보면, 열전 및 압전 기술이 677건으로 전체 특허출원의 88.5%를 차지하고 있으며, 2012년부터 압전방식이 열전방식의 특허출원을 앞선 것으로 분석됐다. 이는 압전방식이 열전방식에 비해 상대적으로 단순한 구조여서 초소형 전자기기에 더 적합하기 때문으로 보인다.

전세계 에너지 하베스팅 시장은 친환경 에너지 개발 열기로 2022년까지 약 6조원 규모로 성장할 것으로 전망되고, 압전 및 열전 발전기술이 전체 시장의 28.8%를 점유할 것으로 예측되고 있다. 에너지 하베스팅 기술 중에서 태양전지, 전자기를 이용하는 방법은 소형화가 어렵다는 단점이 있어, 비록 극소량의 전력을 생산하지만 소형화가 가능한 압전 및 열전 발전기술이 각광받는 이유이다.

특허청 관계자는 “압전 기술을 이용한 실용적 제품들이 조만간 시장에 속속 등장할 것으로 예상된다.”면서, “마이크로 에너지 하베스팅 기술의 상용화를 앞당기기 위해서는 에너지 수확장치 외에도 저전력 회로 설계기술, 마이크로 에너지 변환 및 저장기술 등 주변기술이 뒷받침되어야 한다.”고 밝혔다.