1. 에너지 자율 시스템

에너지 자율 시스템(Energy Autonomous Systems)이란 전원에 직접 연결되지 않고 정보의 제공, 수정 및 저장을 가능한 오랫동안 작동하거나 통신이 가능하도록 고안된 전기 시스템을 의미한다. 이러한 에너지 자율 시스템은 크게 세부분으로 구성되어 있다. (그림 1)

● 에너지 발생 ; 에너지 수확과 에너지 원

● 에너지 변환과 최적화

● 에너지 소비

(그림 1) 에너지 자율 시스템의 구조

2. 에너지 수확의 현재 상황과 전망

에너지 수확(Energy Harvesting, EH)은 특정 변환 원리에 의해 진동에너지, 열에너지 혹은 태양에너지와 같은 대기 에너지를 전기에너지로 전환하는 것을 의미 한다. 현재 이러한 원리를 적용한 장치 (예, 풍력 발전기)는 전력을 생산하는 것이 목적이므로 크기가 크고, 무거우며, 비싸다는 단점이 있다. 따라서 보다 상용화를 위해 크기와 가격의 저감이 필요하므로 멤스(MEMS)를 이용한 미세 기계 가공이 반드시 필요하다.

3. 에너지원의 현재 상황과 전망

모든 에너지 수확에는 효과적인 중간 에너지 저장 장치가 필요하며, 현재 보조 마이크로 배터리와 연료 전지를 사용하여 이에 적용하고자 하는 연구가 진행 중이다. 점점 소형화되어 가는 전력 공급으로 배터리의 크기도 마이크로 크기로 줄어가는 추세이며, 크기 감소로 인한 효율 저하를 막기 위한 배터리 개발이 진행 중이다. 또한 휴대용 전자 장치에 이용하기 위한 연료전지 개발도 진행 중이다.

4. 초저 전력 시스템의 현재 상황과 전망

무선 통신에서 전력 소비는 데이터 속도와 범위와 관련 있다. 아래 그림 2는 무선 링크와 전력소비의 경향을 보여주고 있다.

5. 전원관리의 현재 상황과 전망

에너지 수확을 통한 출력은 전력과 전압의 변화로 인해 회로에 직접적인 전원공급으로 적당하지 못하다. 따라서 낮은 공급 전력을 진보된 전환 회로를 통해 출력 가능하게 하는 전력 시스템이 필요하다. 현재 해결해야할 과제는 다음과 같다.

● 다양한 에너지원에 대한 각각의 전기적 특징 해결

● 외부 환경에 따른 AC, DC 진폭 변화

● 시간에 따라 변하는 에너지원

● 1차 에너지 전압에 의해 시스템 구동 가능성이 불분명

6. 유럽 상황과 전망

2007년 이후 독일 연방 정부에서 에너지 수확에 대한 중요성이 인식되어 정부 차원의 지원이 이루어지고 있다, 유럽에서는 연구 기관인 CEA, LETI, MINATEC, Fraunhofer, IMEC에서 에너지 수확의 전원 관리와 저전력 무선에 관한 연구를 진행하고 있으나, 이를 제외하면 단지 소수의 대학과 회사에서만 관련 연구가 진행 중이므로, 앞으로 보다 통합적인 연구 개발이 필요하다.