나노발전기 특허 압전형 ‘급감’…마찰형 ‘급증’

나노발전기 특허 압전형 ‘급감’…마찰형 ‘급증’

▲나노발전기가 압전형에서 마찰형으로 진화하고 있다. 마찰형은 정전기를 이용할 수 있는 장점이 있다. 사진은 KAIST가 개발한 대면적 나노발전기. 사진=안희민

[에너지경제신문 안희민 기자] 나노발전기를 주도했던 기술 흐름이 압력을 활용하는 ‘압전형’에서 정전기를 활용하는 ‘마찰형’으로 빠르게 전환하고 있다. 전문가들은 마찰형 나노발전기가 새로운 시장을 형성하는 만큼 관련 업계는 이에 대한 전략을 수립해야 한다고 입을 모은다.

9일 특허청에 따르면 나노발전기 관련 특허가 최근 5년간 총 382건 출원됐고, 이 중 ‘마찰형’이 111건, ‘압전형’은 243건으로 조사됐다. 출원 비중은 압전형이 64%로 크나, 분야별 출원 추이는 ‘마찰형’ 특허출원이 2012년 0건에서 2015년 42건으로 급증세를 보이고 있다. 반면 ‘압전형’은 2012년 78건에서 2015년 39건으로 급감했다.

이는 마찰형이 압전형보다 제작이 상대적으로 용이하고 발전소자의 구조를 제어해 더 큰 출력을 얻을 수 있기 때문으로 풀이된다. 나노발전기는 크게 두 가지로 구분되는데, 압전소자에 미세한 압력을 가하면 전기가 발생하는 압전효과를 이용하는 압전형과 서로 다른 두 물질이 마찰할 때 정전기가 생기는 정전효과를 이용하는 마찰형이 있다.

특허출원이 급증하고 있는 마찰형 나노발전기의 최근 5년간 세부 출원 동향을 살펴보면, 학계 출원이 73%로 산업계 출원(9%)을 압도하고 있는 것으로 조사됐다. 이는 현재의 마찰형 나노발전기 기술 수준이 바로 상용화가 가능한 단계까지는 도달하지 않았음을 시사한다.

또한 내국인 출원 비중은 96%에 달하며, 국내 출원을 기반으로 한 국제 출원 비율은 9%에 불과한 것으로 나타났다. 개발 초기 단계로서 각국에서 해외 특허 확보 전략이 부재한 지금이 우리에게 기회가 될 수 있음을 고려할 때, 아쉬운 대목이다.

또한 마찰면적 증대를 위한 발전소자의 물리적 구조나 배치와 관련된 출원은 90%인데 반해, 발전소자의 소재 자체에 대한 출원은 10%에 불과해 원천적인 연구는 부족한 것으로 파악됐다.

네트워크 장비회사인 시스코에 따르면 사물 인터넷(IoT) 발달로 2020년까지 수조(trillions)개의 센서가 지구 곳곳에 설치될 것으로 예측되기 때문에 자가발전장치에 대한 수요도 그만큼 폭증할 것으로 보인다.

성백문 특허청 전력기술심사과장은 "이제 우리 산업계도 마찰형 나노발전기의 시장 잠재력에 주목해 연구역량을 축적한 각 대학의 산학협력단 등과 손잡고 적극적인 특허 확보 전략을 수립, 추진해 나갈 필요가 있다"고 말했다.