(요약/배경) 극소전력에너지 하베스팅의 신제품개발과 관련하여 시제품제작, IoT ICT기술접목 등 다양한 방식의 개발이 이루어지고 있는데, 이에 따른 기술 접목중 개발자가 반드시 알아야 되는 최근 기술 트렌드는?

(극소전력에너지 하베스팅이란?) 신체에너지, 진동에너지, 열에너지, 전자기에너지 등으로부터 발생하였다가 사용되지 못하고 버려지는 에너지를 압전소자, 열전소자, 광전자기소자 등으로 다시 수확하여 쓸 수 있는 에너지로 재생산하는 기술임.

그림1. 신체에너지, 조깅발근육이용 에너지하베스팅 사례

(극소전력에너지 하베스팅의 에너지발생 프로세스) 에너지의 극소전력에너지 하베스팅의 에너지 흐름은 에너지발생-에너지변환-에너지저장 그리고 에너지소비의 단계로 구분할 수 있고 아래의 표에 자세히 나타내었다.

(최신기술 개발동향)

o (압전)압전효과 발견 이후 소자 및 공정 기술이 활발히 진행중이며, 최근 마이크로 합성섬유 등의 신소재가 개발되면서 연구에 활기를 띠고 있음. 브라질은 빈민가 축구장에 압전소자를 활용한 타일을 설치하여 낮에 생산한 에너지를 저장하여 야간에 조명전력으로 사용.

o (열전) 두 종류의 금속이나 반도체의 양 끝을 접합한 부분에 발생하는 온도차가 전압으로 직접 변환되는 현상으로 온도에 따른 자유전자의 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 에너지 평형을 유지하는 원리. 제벡효과를 이용함. 침낭의 인체 마찰열을 통해 발전된 전력을 스마트폰 충전에 활용. 사람의 호흡을 이용하여 스마트폰을 충전하는 풍력발전 마스크 개발.

o (광전) Bell Lab.이 개발한 실리콘 기반의 태양전지가 최초의 광전 하베스팅 기술이며 현재 개발된 차세대 태양전지의 최고 효율은 44%에 달함.

o (전자기) 안테나로 RF교류전파를 수집하여 직류로 전환하는 정류기를 통해 전기에너지로 전환하는 프리볼트 기술 개발.

(창업 기회 포인트) 최근 얇고 가벼운 휴대용 전자기기 및 웨어러블 수요가 증가함에 따라, 기기들이 소형 나노화되는 추세이며 이에 따른 배터리의 크기, 사용시간 등의 한계를 극복하기 위한 새로운 전원 기술로 하베스팅이 주목 받고 있음. 에너지하베스팅 기술은 미국과 유럽이 기술 개발을 선도하고 있으나, 전 세계적으로 기술 도입단계에 있으므로 국내 기업의 역량 집중을 통해 하베스팅 관련 우수기술을 확보하고 세계 시장에서의 선점을 위한 국가차원의 투자가 현재 많이 이루어지고 있으므로, 국가 R&D과제를 활용하여 창업초기의 연구개발자금을 이용하여, 사업화하면 창업 초기자금의 유용한 기회를 얻을 수 있는 현재 상황임.

Tip

1. 버려지는 에너지를 압전소자, 열전소자, 광전자기소자 등으로 다시 수확하여 쓸 수 있는 에너지로서, 극소에너지 하베스팅 신사업의 우수 아이디어기술임.
2. 전 세계적으로 기술 도입단계에 있으므로 국내 기업의 역량 집중을 통해 하베스팅 관련 우수기술을 확보하고 세계 시장에서의 선점을 위한 좋은 기회임.

<참고자료·문헌>

- (www.energy.or.kr/web/kem_home_new/energy_issue/.../issue_162_01_01.pdf) 극소전력에너지 하베스팅 참고자료

<전문용어>

극소에너지 하베스팅, 압전 효과, 광전 기술, 전자기 기술