전자파 노이즈 에너지 이용, 소니세미컨덕터솔루션 에너지 하베스팅용 고효율 전력 생성 모듈 개발

소니세미컨덕터솔루션 주식회사(이하, SSS)가 전자파 노이즈 에너지를 이용한 에너지 하베스팅용 모듈을 개발했다. 

SSS의 튜너 개발 기술을 토대로 새롭게 개발된 모듈은 전자파 노이즈로부터 높은 효율로 전력을 생성한다. 이 기술의 도입으로 사무실 모니터, 매장 및 가정의 TV, 냉장고, 공장 로봇 등 전기를 사용하는 모든 기기에서 상시 발생하는 전자파 노이즈를 활용하여, 저전력형 IoT 센서 및 통신기기 등의 가동에 필요한 전력을 안정적으로 생성 및 공급할 수 있다. 

IoT 기기의 보급∙고도화에 따른  IoT 기기에의 전력 공급 문제가 대두되는 가운데, 에너지 하베스팅 기술은 폭 넓은 분야에서 활용될 수 있으며 전력 순환 모델 구축 및 IoT 사회의 지속적인 발전에 공헌할 것으로 기대된다.

▲ 전자파 노이즈 에너지를 이용한 에너지 하베스팅 구조도 

▲ 에너지 하베스팅의 활용 예시 공장(좌측), 사무실(중앙), 매장(우측) 

SSS가 튜너 개발을 통해 쌓아온 안테나 기술을 기반으로 개발된 새로운 모듈은 전자파 노이즈가 만들어지는 전자 기기의 금속부를 안테나에 활용한다. 

또한, 전기 변환 효율을 높이는 정류회로를 이용한 독자적인 구조로, 작은 사이즈를 유지하면서도 수 Hz~100MHz 대의 전자파 노이즈를 전기 에너지로 변환해 저전력형 IoT 센서 및 통신 기기를 충전할 수 있다. 

이 같은 방식으로 전력을 고효율로 생성하는 하베스팅 기술은 업계 최초로, 기존에 주목받지 못했던 전자파 노이즈를 새로운 전력 공급원으로 활용함으로써 IoT 센서 등에 안정적인 전력 공급을 기대할 수 있다. 

모듈을 구성하는 부품 수를 줄여 크기를 줄임으로써 설치 유연성 역시 높였다. 또한, 전자 기기가 전원에 연결되어 있으면 대기 시에도 전력 수확이 가능해, 실내·외를 불문하고 공장, 사무실, 매장, 가정 등 다양한 환경에서의 활용을 기대할 수 있다.

▲ 새롭게 개발된 에너지 하베스팅 모듈 (사이즈: 7mm 사각)

<주요 특징>  

n  높은 전력 생성

가전이나 PC, 조명, 자판기, 엘리베이터, 자동차, 산업용 기기 등 전자파 노이즈 발생양이 많은 전자 기기를 에너지원으로 사용함으로써 수 십μW에서수 십mW의 전력을 수확한다. 이를 통해 저전력소비형 IoT 센서나 통신 기기에 전원 공급이 가능하다. 

n  다양한 상황에의 적용 가능

Ø  전력 수확의 대상이 되는 전자 기기가 전원에 연결되어 있으면 대기 시에도 전력 수확이 가능하다. 즉, 태양광, 전파, 온도차를 이용하는 기타 에너지 하베스팅 전력 생성 방식과 달리, 사용 환경의 영향을 받지 않고 지속적인 전력 수확이 가능하다.

Ø  모듈 부품 개수 조정을 통한 모듈 소형화로 설치 유연성을 높였다. 

n  기기 상태 감지 가능

전자 기기에서 발생하는 전자파 노이즈를 지속적으로 수확하기 때문에 수확 전압의 변화를 감지하여 전자기기의 상태 파악이 가능하다. 예를 들어 조명이 정상적으로 점등되고 있는지 검지하거나, 모터를 내장한 로봇 등의 기기 고장을 예측하는 등의 응용도 기대할 수 있다. 

SSS는 향후 다양한 업계의 파트너사와의 협력을 통해 제품화를 위한 개발을 진행할 계획이다.