충전 NO! 자가발전 '나노발전기' 특허출원 급증

[아시아경제(대전) 정일웅 기자] 일상생활에서 흔히 경험하게 되는 정전기. 따끔함과 놀람에 피하고 싶은 정전기가 최근에는 웨어러블 기기의 등장과 함께 자가발전장치 ‘나노발전기’의 주목으로 재조명받고 있다.

마찰에 의해 발생한 정전기를 이용해 자가발전, 외부충전 없이 반영구적으로 사용할 수 있는 전원장치로 ‘나노발전기’가 주목받으면서다.

이 발전기는 무선네트워크 등에 장착되는 각종 센서 또는 웨어러블 기기를 위한 미래 대체전원으로서 기대를 모으기도 한다.

9일 특허청에 따르면 자가발전장치인 나노발전기를 주도했던 기술흐름이 기존 ‘압전형’ 기술에서 정전기를 활용한 ‘마찰형’ 기술로 변화하고 있다.

나노발전기는 큰 틀에서 압소전자에 미세한 압력을 가해 전기를 발생(압전효과)시키는 ‘압전형’과 서로 다른 물질이 마찰할 때 정전기가 생기는 정전효과를 이용한 ‘마찰형’으로 구분된다.

나노발전기 관련 특허는 지난 2012년~2016년(9월) 총 382건이 출원됐다. 이중 마찰형은 111건, 압전형은 243건으로 누적된 특허출원 현황에선 압전형(전체의 64%)이 마찰형을 앞선다.

하지만 연도별 특허출원 현황에서 마찰형은 2012년 0건에서 2013년 2건, 2014년 34건, 2015년 42건 등으로 증가한 반면 압전형은 2012년 78건, 2013년 59건, 2014년 41건, 2015년 39건 등으로 감소해 동일 부문 내 특허출원 흐름이 반전되는 양상을 보인다.

이 같은 흐름은 마찰형이 압전형보다 상대적으로 제작이 쉽고 발전소자의 구조를 제어, 더 큰 출력을 얻을 수 있는 장점을 가졌기 때문인 것으로 풀이된다.

다만 마찰형 나노발전기의 최근 5년간 세부 출원 동향에선 학계 출원이 73%로 산업계 출원(9%)을 압도했고 이는 현재의 ‘마찰형’ 나노발전기 기술수준이 바로 상용화가 가능한 단계까지는 도달하지 않았음을 시사한다.

또 내국인의 출원 비중이 96%에 달했던 반면 국내 출원을 기반으로 한 국제 출원 비율은 9%에 불과한 점은 관련 기술의 개발초기 단계에서 세계 각국의 해외특허 확보 전략이 미비한 현재, 전략·선제적 기술개발 대응의 필요성을 부각한다.

특히 네트워크 장비회사인 시스코는 사물 인터넷(IoT)의 발달로 2020년까지 수조(trillions) 개의 센서들이 지구 곳곳에 설치될 것으로 예측, 자가발전장치에 대한 수요가 앞으로도 폭증할 것이라는 전망을 내놓는다.