안녕하세요 아이티 박사 호입니다.



오늘은 에너지 파밍에 대해서 알아보겠습니다.


에너지 파밍(또는 에너지 하베스팅)이란 주변에 흔히 버려지는 다양한 형태의 에너지를 작은 발전원으로 모아 전기 에너지로 바꾸는 기술을 말해요. 크게 대규모 발전을 위한 파밍과 소형·분산형 하베스팅으로 나눌 수 있습니다.


1. 대규모 에너지 파밍 기술

이쪽은 우리가 흔히 아는 재생에너지 발전소 형태로, 발전용량이 크고 전력망과 직접 연결됩니다.


태양광 발전


원리: 태양전지(태양광 패널)가 햇빛을 받으면 광전 효과를 통해 전자를 이동시켜 전기를 만듭니다.


장점: 설비 확장·설치가 비교적 간단, 유지보수 비용 낮음


단점: 일조량에 따라 발전량 변동, 설치 면적 필요


풍력 발전


원리: 바람이 터빈 블레이드를 회전시키면 발전기가 전기를 생산합니다.


장점: 운전 중 온실가스 배출 거의 없음, 해상·육상 설치 가능


단점: 설치 위치(바람 풍속) 제약, 소음·진동 문제


수력 발전


원리: 댐의 낙차(물의 위치 에너지)를 이용해 터빈을 돌려 전기를 생산합니다.


장점: 매우 안정적인 전력 공급, 저장(양수발전) 기능


단점: 대규모 댐 건설 필요, 환경·생태계 영향을 줄 위험


지열 발전


원리: 지하 고온의 증기나 온수를 지상으로 끌어올려 터빈을 돌립니다.


장점: 24시간 안정적 가동, 부지 소규모


단점: 초기 탐사·시추 비용 큼, 적합 지역 한정


바이오매스 발전


원리: 나무·농업 폐기물·오폐수에서 나오는 가스를 연소시키거나 발효 메탄을 연료로 써서 발전


장점: 순환자원 이용, 폐기물 처리 동시 수행


단점: 연료 운송·재고 관리 필요, CO₂ 배출


2. 소규모·분산형 에너지 하베스팅

주로 IoT 센서, 웨어러블 기기, 무선 센서 네트워크 등에 쓰이는 초소형 발전 기술이에요. 배터리 교체 없이 장기간 구동할 수 있도록 주변 에너지를 조금씩 모으는 방식입니다.


기술 종류 원리 응용 예시

압전(진동) 하베스팅 진동·압력을 받으면 전압이 생기는 압전소자(PZT 등) 사용 기계 구조물·도로 진동 센서, 신발 깔창 발전기

열전 발전 두 물질 간 온도차로 전압이 발생하는 Seebeck 효과 활용 산업 배관 온도 차 전력화, 체온 발전기

RF(전파) 하베스팅 주변 Wi-Fi, 셀룰러, TV 전파를 안테나로 수집해 정류회로로 전기 변환 무선 센서 태그, RFID 전원

소형 태양전지 초박막·유연 태양전지로 실내 조명·야외 일광을 전력화 IoT 센서, 스마트 농업용 토양 센서

생체 에너지 인체 움직임·혈류·체온 등에서 에너지 수확 스마트 워치, 헬스케어 패치


3. 주요 과제와 전망

출력 효율: 소형 하베스팅은 전력이 매우 작아야 하는 장치(μW~mW) 중심. 고출력화가 기술적 도전


에너지 저장: 수집된 전기를 효율적으로 저장(슈퍼커패시터·마이크로 배터리)하는 기술 필요


비용 절감: 저비용·대량생산 공정 확보로 상용화 가속


환경 적합성: 무독성·친환경 소재 적용


표준화·호환성: 다양한 센서·기기와 쉽게 연결 가능한 모듈 개발


한눈에 정리

대규모 파밍 → 전력망 연계, MW~GW급 발전


분산형 하베스팅 → 센서·소형 기기용, μW~mW급 수집


미래 → IoT·스마트 시티 확산으로 소형 하베스팅 수요 급증, 재생에너지 비중 확대 지속