대표적인 예로 스마트 워치, 스마트 슈즈 등이 해당한다. 이와 같은 웨어러블 기기가 대중화되면서 몸이나 옷, 신발 등에 부착해 전기를 발생시키는 기술이 증가하고 있다. 더불어, 에너지 하베스팅 장치도 간단하게 구현해낼 수 있게 되면서 연구개발과 특허 출원이 활발히 진행되고 있다.
에너지 하베스팅 기술은 자연에 존재하는 청정 에너지원을 이용하기 때문에 화석 연료 사용을 줄일 수 있다. 국제에너지기구(IEA, 2017)는 전 세계 온실가스 배출의 60.8%가 에너지 사용 때문이라고 밝혔다. 따라서 에너지 하베스팅 기술을 이용하면 온실가스 배출량을 줄여 환경 문제를 해결하는 데 큰 도움이 될 것으로 보인다.
또한 실생활의 다양한 에너지원으로부터 전기를 생산하기 때문에 사물인터넷(IoT) 상용화의 한계로 제기됐던 '제한된 전원' 문제를 해결할 수 있다. IoT 기기는 센서를 이용해 상호 간 정보를 수집한다. 이때 넓게 분포한 센서에 일일이 전선을 연결해 전력을 공급하는 것은 불가능하다. 배터리 사용 시에도 수명이 다한 배터리를 찾아내 교체하는 데 시간과 노력이 소모된다. 이와 같은 경우에 에너지 하베스팅 기술을 활용하면 문제를 손쉽게 해결할 수 있다.
에너지 하베스팅 기술의 잠재적인 가능성이 커지면서 전 세계적으로 잉여 에너지를 수확하려는 시도가 늘어나고 있다.
영국 에너지회사 페이브젠(Pavegen)은 브라질 리우데자네이루의 빈민가에 축구장을 만들었다. 축구장의 바닥에는 버튼식 패드가 내장된 타일을 설치했다. 타일을 밟으면 약 5W의 전기가 생산된다. 선수들이 축구장에서 움직일 때 발생하는 압력과 진동은 전기를 발생시켜 야간 가로등의 전력으로 활용된다.
영국 모바일 회사 보다폰은 휴대전화를 충전할 수 있는 바지를 2013년에 출시한 바 있다. 해당 바지는 몸에서 나오는 열을 이용해 전기를 생산한다. 보다폰은 또한 잠을 자는 동안 발생하는 열을 이용해 모바일 기기를 충전할 수 있는 침낭도 개발했다.
다양한 가능성이 존재하지만, 에너지 하베스팅 기술로 생산된 전기는 양·질적인 측면에서 기존 배터리, 발전기 등에 비해 아직 미흡하다. 예를 들어 빛 에너지를 이용하는 태양전지의 경우 비가 오거나 날씨가 흐리면 전기를 생성할 수 없다. 압전 소자를 이용한 방식 역시 도로에 자동차가 지나가지 않으면 무용지물이다. 향후, 에너지 하베스팅 기술 상용화를 위해서는 다양한 소재를 이용한 에너지 하베스팅 모듈과 시스템 기술에 대한 연구가 필요하다.
차진희 글로벌에픽 기자 epic@globalepic.co.kr
