일본산업뉴스요약

미생물·바닥 진동 등을 전기로
생활 주변에서 발전, 충전 필요 없어

주변에 있는 미생물이나 진동으로 미세한 전기를 만드는 기술이 주목 받고 있다. 아사히카세이(旭化成)는 미생물이 방출하는 전기를 모아 발전. 게이오대학 발(發) 스타트업 기업, 음력발전(音力発展)(시나가와 현)은 사람이 걷을 때 발생되는 진동을 전기로 바꾸는 기술을 개발했다. 충전이나 배터리 교환 없이 장기간 전력을 공급할 수 있어 센서 등의 전원으로 이용된다면 데이터 수집이 용이해 진다. 사물인터넷 ‘IoT’ 보급을 뒷받침할 수 있을 것이다.

-- IoT기기의 전원으로 --
진동이나 열로 전기를 만드는 기술은 ‘에너지 하베스팅(Energy Harvesting)’이라고 한다. 충전이나 배터리 교환 없이 장기간 전력을 안정적으로 공급, 환경에 대한 부담도 적은 것이 특징이다. 에너지 하베스팅 컨소시엄의 다케우치(竹內) 사무국장은 “에너지 하베스팅 기술을 이용한 제품의 세계 시장이 2023년에 수 천억 엔까지 확대된다”라고 예측한다.

아사히카세이는 땅 속에서 유기물을 분해해 전자를 방출하는 ‘발전균’이라는 미생물을 통해 발전하는 기술 개발을 추진하고 있다. 발전균은 땅 속에 많이 존재한다. 막대기 형태의 기기 앞 부분을 땅 속에 삽입. 마이너스 전극에 모인 전자가 플러스 전극으로 흐르면서 전기가 만들어 진다. 이 발전 장치의 길이는 15cm 정도이다.

또한 미생물이 방출하는 미세한 전기를 약 10배의 전압으로 변환하는 기술을 개발해 온도와 습도를 측정하는 센서의 전원으로 활용할 계획이다. 현재는 논밭 등 농지의 온도 및 습도를 측정하는 센서용 전원으로서 실험이 추진되고 있다.

개발을 맡고 있는 아사히카세이 자회사의 아사히카세이 일렉트로닉스의 실리콘 솔루션 사업부의 아와즈(栗津) 과장은 “친환경적으로 정보를 수집할 수 있는 기술에 수요가 있을 것이다”라고 전망. 올 가을에 전압을 높이는 회로를 상품화해 센서 등을 다루는 전자기기 제조사 등에 판매할 계획이다.

리코는 고무의 반발력으로 발전하는 기술을 개발했다. 2022년까지 실용화하는 것을 목표로 하고 있다. 세라믹과 고분자 수지를 결합해 압력이 계속 가해 져도 성능이 저하되지 않는 내구성을 실현. 신발 밑창으로 사용해 걸을 때 가해지는 압력으로 발전(發電)해 위치 정보 및 보행 속도 등의 정보를 무선으로 송신할 수 있다. 주된 용도로는 고령자나 어린이의 행동을 파악해 돌보는 기기의 전원 등을 상정하고 있다.

음력발전은 사람이 걸어 다닐 때 발생하는 진동으로 발전하는 ‘발전 바닥’의 실용화를 추진하고 있다. 바닥에 까는 형태의 발전 장치로, 가해지는 압력을 전압으로 바꾸는 압전(圧電) 소자를 바닥에 내장. 발전 바닥 위를 사람이 걸을 때 발생하는 진동을 흡수해 전기로 바꾼다. 체중 60kg의 사람이 1초에 2보의 속도로 걸을 경우, 무선을 전송할 수 있는 2밀리와트 정도의 에너지를 발전한다.

발전 바닥을 집 안 베란다에 설치해 압력이 가해 지면 무선으로 무단 침입을 알려 주는 등의 방범용 기술로써의 활용이 기대되고 있다. 음력 발전은 2017년에 모델 하우스에서 실증 실험을 실행, 경비 회사와 주택건설 회사로의 도입을 모색하고 있다.

▶ 주변의 미세한 에너지 활용 사례
- 후지쓰: 하수도 안과 맨홀의 온도 차이로 발전해 통신 장치 가동
- 도시바: 전차의 진동을 이용해 차량의 이상을 감시하는 센서를 동작시켜
- 돗판인쇄: 조명의 불빛이나 진동으로 발전해 전자 페이퍼를 동작시켜
- 르네사스일렉트로닉스: 온도차 등을 이용해 심박수를 측정할 수 있는 웨어러블 단말기 개발
- 매트릭스인더스트리(미국 캘리포니아): 체온으로 발전, 스마트워치를 동작시켜

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