[특허동향] 반도체소자에 의한 또 하나의 녹색성장

최근 우리사회전반에서 녹색성장(Green Growth)이 화두다. 녹색성장이란 에너지 및 환경관련 산업에서 미래 유망품목과 신기술을 개발하고, 기존 산업과 융합하면서 새로운 성장동력 및 일자리를 창출하는 것을 말한다.
녹색성장을 위한 기술 개발은 다양한 분야에서 시도되고 있지만, 에너지 자원의 대부분을 수입에 의존하는 우리나라실정에 비춰볼 때 에너지절감 및 재활용을 위한 기술 개발이 시급하다. 즉, 태양광이나 풍력과 같이 자연에너지를 이용해 새로운 에너지를 얻는 기술뿐만 아니라 산업 현장이나 일상생활에서 발생하는 에너지를 활용 가능한 에너지로 변환하기 위한 기술개발도 절실히 요구되고 있다.
이 중 압전소자나 열전소자와 같은 반도체소자를 이용한 발전 기술이 관심을 받고 있다. 특허청(청장고정식)에 의하면 압전소자 및 열전소자를 이용한 발전기술관련 특허는 2000년 부터 2009년 까지 총 228건이 출원됐으며, 그 절반인 114건이 최근 2년 동안 이루어진 출원건수이다(<표> 참조).
압전소자란 산화아연(ZnO), 질화알루미늄(AlN), 강유전체(PZT) 등의 압전물질을 정교하게 가공해 만드는 특수 반도체소자이다. 기계에너지와 전기에너지를 상호변환하며, 간단한 구조로 되어 있어 내구성이 좋고 높은 에너지 변환효율이 장점이다. 압전소자는 압력, 진동과 같은 기계에너지가 존재하는 곳이라면 어디에든 활용될 수 있다. 현재로는 신발, 자동차, 전철 등에 설치돼 소량의 전기를 생산하는 기술 및 제품이 주류를 이루고 있지만, 향후에는 고속도로, 철도 등에서 많은 양의 전기를 생산하는 것도 가능할 전망이다.

열전소자란 외부에서 가해지는 열에 민감하게 반응하는 특수 반도체소자로서, 열에너지와 전기에너지를 상호변환하며, 그 구조가 간단하고 소음 및 진동이 없다. 열전소자는 100℃ 미만에서 1,000℃ 이상까지의 광범위한 온도 범위에서 작동이 가능하기 때문에, 자동차 배기관, 화학공장의 공정라인, 하수처리시설의 배수관 등 폐열이 발생하는 곳 어디에서든 전기를 생산할 수 있다.
압전소자나 열전소자와 같이 에너지활용을 극대화하는 반도체소자를 이용한 발전 기술은 녹색성장이라는 시대적 패러다임 속에서 앞으로도 지속적인 연구개발이 이루어질 것으로 보인다.

<자료제공: 특허청>