각종 센서나 웨어러블 기기의 자가발전장치로 떠오르고 있는 나노발전기의 기술흐름이 압력을 활용하는 ‘압전형’ 기술에서 정전기를 이용하는 ‘마찰형’기술로 이동하고 있다.

나노발전기는 배터리 교체나 외부충전이 필요없는 반영구적 전원장치로, 무선 네트워크 등에 장착되는 각종 센서나 웨어러블 기기를 위한 미래 대체전원으로 각광받고 있다.

9일 특허청에 따르면 나노발전기 관련 특허는 최근 4년여간(2012년~2016년 9월) 총 382건 출원됐으며 이 가운데 ‘마찰형’은 111건 ‘압전형’은 243건으로 조사됐다.

출원비중은 압전형이 64%로 높지만 분야별 출원추이는 마찰형의 특허출원이 2012년 0건에서 2015년 42건으로 급증세를 보이고 있다. 반면 압전형은 2012년 78건에서 2015년 39건으로 급감한 것으로 나타났다. 마찰형이 압전형 보다 제작이 상대적으로 쉬울 뿐만 아니라 발전소자의 구조를 제어해 더 큰 출력을 얻을 수 있기 때문으로 풀이된다.

압전형은 압전소자에 미세한 압력을 가해 전기를 발생시키는 압전효과를, 마찰형은 다른 두 물질이 마찰할 때 발생하는 정전기 효과를 이용하는 것이다.

특허출원이 급증하고 있는 마찰형 나노발전기의 최근 4년여간(2012년~2016년 9월) 세부 출원 동향을 보면, 학계 출원이 73%로 산업계 출원(9%)을 압도하고 있는 것으로 조사됐다. 이는 현재의 마찰형 나노발전기 기술수준이 바로 상용화가 가능한 단계까지는 도달하지 않았음을 의미하는 것이다.
또 마찰형 나노발전기의 내국인 출원 비중은 96%에 달하며 국내 출원을 기반으로 한 국제 출원 비율은 9%에 불과한 것으로 나타났다.

또 마찰면적 증대를 위한 발전소자의 물리적 구조나 배치와 관련된 출원은 90%에 달하는데 비해 발전소자의 소재 자체에 대한 출원은 10%에 그치는 등 원천 연구는 부족한 것으로 분석됐다.

성백문 특허청 전력기술심사과장은 "사물인터넷(IoT)의 발달로 오는 2020년까지 수조(trillions) 개의 센서들이 지구 곳곳에 설치될 것으로 예상되는 만큼 자가발전장치에 대한 수요가 폭증할 것으로 보인다"면서 "이제 우리 산업계도 마찰형 나노발전기의 시장 잠재력에 주목해 적극적인 특허확보 전략을 수립해 나갈 필요가 있다”고 말했다.

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