1. 에너지 하베스팅이란(p1)

(1) 환경으로부터 에너지를 "수확"하는 기술

 ㅇ에너지 하베스팅은 일상 생활에서의 다양한 에너지를 모아 전력으로 변환하는 기술로, "환경 발전"이라고 하는 용어로도 사용되고 있음

  - 구체적으로, 에너지 하베스팅의 대상이 되는 환경 속의 에너지원은 매우 다양

  - 우선 들 수 있는 것은 빛으로, 태양광뿐만 아니라 형광등이나 LED등의 실내 빛도 충분히 에너지원이 될 수 있고, 역학적인 에너지에서는 인간이 누르는 힘이나 밟는 힘, 기계 등의 진동, 또 공기나 물의 흐름 등도 대상이 됨

  - 그 외, 온도차로부터 전기를 생성하는 기술이나, 휴대 전화나 텔레비전·라디오 방송 등의 전파 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 기술도 에너지 하베스팅의 하나

  - 최근에는 인간의 신체 그 자체로부터 발전하는 기술도 등장하고 있으며, 그 중에서도 유력한 것은 체내에 있는 포도당을 분해하는 과정에서 발생하는 에너지를 전력으로 변환하는 기술. 포도당은 체내에 보편적으로 존재하고 있어, 식사를 할 때마다 새롭게 공급되므로 계속적으로 발전이 가능한 점이 주목받고 있음. 그 외, 심장의 움직임을 에너지원으로 하는 기술도 개발이 진행되어, 필름상의 발전기를 심장에 부착하고 심박 조율기(pacemaker)를 작동하게 하는 연구도 행해지고 있음

(2) 에너지 하베스팅과 신재생 에너지의 차이

 ㅇ에너지 하베스팅과 신재생 에너지는 환경 속의 에너지를 이용한다는 점에서 크게는 같은 카테고리에 들어간다고 할 수 있지만, 차이점은 그 발전 규모

  - 에너지 하베스팅의 발전량은 마이크로 와트로부터 밀리 와트, 커도 와트 정도의 출력이지만, 신재생 에너지는 메가와트 급의 발전량이 상정되고 있어, 지향하는 시장이 완전히 다름

 ㅇ또, 신재생 에너지는 기본적으로 기존의 화력발전 등의 대체가 목적으로 대량의 전력을 안정적이고 저렴하게 공급하는 대규모 설비가 요구되지만, 에너지 하베스팅은 일정량의 에너지가 있는 장소라면 어디서나 계속적으로 발전할 수 있는 자립적인 전원으로서 큰 잠재력을 가지고 있음

2. 에너지 하베스팅의 용도(p4)

 ㅇ최근, 절전 기술이 진행됨에 따라, 에너지 하베스팅의 적용 범위도 확대하고 있으며, 특히 현재 기대되고 있는 분야는 모바일 기기의 전원으로서의 활용

  - 현재의 휴대 전화는 기술 진전으로, 이전 휴대 전화보다 훨씬 작은 전력으로 사용이 가능

  - 현재의 휴대 전화라면, 200 밀리 와트 정도의 전력으로 통화가 가능해서 충분히 에너지 하베스팅의 적용 범위에 들어가며, 실제 아프리카에서는 태양전지만으로 작동되는 휴대 전화가 이미 이용되고 있음

  - 현재의 에너지 하베스팅 기술로는 아직 스마트 폰의 충전이 가능한 수준까지의 발전량을 생성할 수 없지만, 향후 발전 기술의 진화와 모바일 기기의 절전화의 진행으로 에너지 하베스팅의 가능성이 크게 확대될 것으로 전망됨

 ㅇ향후 한층 더 기대되고 있는 분야는 무선 센서 네트워크(WSN, Wireless sensor network)의 전원으로서의 활용

  - 무선 센서 네트워크는 다가올 IOT 시대, 즉 "Internet of Things(사물 인터넷)"을 실현하는 시대의 핵심 디바이스의 하나로 자리매김되고 있어 현재 매우 많은 주목을 받고 있음

  - IOT가 진전해, 일상의 여러 장소에 센서가 설치되고, 유용한 정보를 교환하기 위해서는 무수히 산재하고 있는 각각의 센서에 전기를 공급해야만 함

  - 여기서, 주목받고 있는 것이 에너지 하베스팅 기술로, 유럽에서는 IOT에 관한 여러 가지 연구 개발 프로젝트를 진행하면서 에너지원으로서 에너지 하베스팅도 검토되고 있는 등 향후 실용화를 위한 움직임이 순조롭게 진행되고 있음

3. 보급 전개의 방향성(p6)

(1) 기술적 과제를 넘기 위한 기업 제휴

 ㅇ향후의 보급 전개를 위해서는 우선 기술적인 과제를 해결할 필요가 있음

  - 발전뿐만 아니라 축전이나 무선의 절전화 등 여러 기술 요소가 관련되고 있기 때문에, 하나의 회사가 단독으로 구축하는 것은 상당한 어려움이 예상되고, 따라서 이러한 기술을 조합해 최적화하는 것이 필요

 ㅇ일본에서는 상기와 같은 과제를 인식하고, 에너지 하베스팅 기술을 국제적으로 경쟁력에 있는 비즈니스로 하는 것을 목적으로, 2010년에 "에너지 하베스팅 컨소시엄"을 설립

  - 현재, 약 50개사가 참가해, 연구 개발·실증, 축전 기술 및 무선 기술 등을 통합한 완성도 높은 제품의 상품화·실용화를 위한 다양한 활동을 전개하고 있음

(2) 요구되는 비즈니스 모델의 확립

 ㅇ보급을 위해서 가장 큰 포인트가 되는 것은 시장 규모 확대와 비즈니스 모델 확립

  - 현재, 1회용 전지의 가격이 매우 싸기 때문에, 이를 대체하는 디바이스로서 에너지 하베스팅 기술을 보급시키려면, 매우 낮은 단가를 설정할 필요가 있음

  - 즉, 에너지 하베스팅의 기기만을 본다면, 상당 정도의 볼륨으로 대량생산 할 수 있는 시장의 수요가 없으면 비즈니스로서 형성되기 어렵다고 할 수 있음

 ㅇ또, 기본적으로 교체 수요가 없다고 하는 것도 과제의 하나로 거론되고 있음

  - 에너지 하베스팅의 이점의 하나는 전지 교환이 불필요하다는 것이지만, 이는 일단 기기를 판매하면 더 이상의 교체 수요가 거의 없다는 것을 의미

  - 일부, 의료 대상의 검사 분야에서는 1회용 디바이스도 있지만, 예를 들면 구조물의 품질을 감시하기 위한 모니터링에 사용하는 경우, 10년, 20년이라고 하는 장기에 걸쳐 사용하는 것이 전제가 되고 있음.

  - 즉, 디바이스 판매만으로는 비즈니스로 성립되지 않기 때문에, 무엇인가 다른 비즈니스 모델을 구축할 필요가 있지만, 현재 국내외에서 아직 지속 가능한 유력한 모델을 발굴하지 못하고 있음

4. 에너지 하베스팅의 발전을 위해서(p8)

 ㅇ에너지 하베스팅의 전개에서 가장 과제가 되는 것은 핵심이 되는 산업을 아직도 찾아내지 못하고 있다는 점

  - 특히, 일본의 경우 대응하고 있는 회사의 대부분이 대기업으로, 상정되는 비즈니스 규모가 수백억 엔 정도가 되지 않으면 좀처럼 사업화를 단행할 수 없음

 ㅇ한편, 일본의 기업의 강점은 해외에 비해 재료의 품질이 높고, 디바이스의 제조 기술이 우수한 점

  - 특히 이러한 작은 디바이스의 제조나 에너지 절약 기술은 일본의 "제조"가 가장 강점으로 여기는 분야로, 향후 신뢰성 높은 제품의 양산화가 요구되는 단계가 되면 일본의 강점이 많이 활용될 것으로 보임

 ㅇ에너지 하베스팅의 우위성은 장기간, 자립적으로 사용할 수 있다는 점

  - 따라서, 기업이나 사업자 스스로의 대응이 물론 중요하지만, 정부에서의 기술 개발 지원 및 국제적인 평가 기준의 책정 등을 위한 정책적인 지원이 필요

  - 해외를 보면, 미국은 기술 개발을 위한 자금을 국가가 대규모로 투입하고 있고, EU도 연간 100억 엔 정도의 자금을 지원하고 있으며, 영국이나 독일은 국가 차원에서 자국의 기업을 위한 지원을 실시하고 있음

 ㅇ정부 지원으로서 효과적인 것은 정부 자신이 에너지 하베스팅의 이용자가 되는 대처

  - 현재, 일본에서는 고도 경제성장기에 대량으로 조성된 터널, 다리, 상하수도 등의 사회 인프라의 노후화가 매우 중요한 과제가 되고 있음

  - 일부에서는 이미 무선 센서 네트워크를 활용해 구조물의 안전성을 모니터링하는 대처가 시작되고 있지만, 이 전원으로서 에너지 하베스팅의 이용을 검토하는 것이 필요

  - 노후화가 우려되는 무수한 인프라를 센서로 모니터링하기 위한 동력원으로서, 배선이 불필요하고 저렴한 에너지 하베스팅이 매우 적합

 ㅇ인프라의 노후화가 어떻게 진행되는지를, 실제 데이터를 통해 대규모로 파악할 수 있는 점도 매우 큰 포인트

  - 기존 또는 신규의 여러 구조물을 모니터링해, 건설 연수에 의한 성능 열화나 거동의 변화 등의 데이터를 대량으로 취득할 수 있으면, 보다 정확한 판단을 할 수 있음

  - 이는 정부의 향후 사회 인프라 전체 계획 수립에도 매우 도움이 되면, 빅 데이터의 활용 사례도 될 수 있음