미세한 크기의 전자태그가 지난 반세기 동안 철옹성과도 같이 자기 영역을 지켜온 ‘바코드 시대’의 장막을 헤치고 유비쿼터스 시대를 열어갈 대표주자로 각광받고 있는 가운데, 공간상에 먼지와도 같이 광범위하게 뿌려지는 전자태그의 일종인 스마트더스트를 구동시키기 위한 ‘극소형 전원기술’이 ‘유비쿼터스 센서 네트워크’(Ubiquitous Sensor Network; 이하 USN)의 상용화를 앞당기기 위한 키워드로 등장하고 있다.

스마트더스트의 구조

´90년대 들어서 작고 가벼운 리튬이온전지의 개발과 함께 휴대폰으로 대변되는 이동통신 시대가 급속도로 전개되었던 것처럼, 전원기술은 부품 자체는 물론이고 관련 산업 전반을 부흥시키기 위한 핵심기술이 되고 있다.

스마트더스트(SmartDust)는 공중에 떠다닐 수 있는 먼지만한 크기에 센서, 액츄에이터, 전원 등이 탑재된 것으로서, 미국을 중심으로 활발히 개발되고 있다.

이 스마트더스트는 원격지 곳곳에 뿌려져, 주변의 각종 정보를 능동적으로 수집하고 처리하는 임무를 수행하게 된다. 응용분야로는 기상, 국방, 안전, 유통, 생활환경 등 방대하여, 포천지에 따르면 2006년까지 세상을 바꿀 10대 기술 트렌드 중 1위로 선정된 바 있다.

그러나, 공간상에 광범위하게 분산된 개개의 스마트더스트에 내장된 전지를 일일이 충전하거나 교체한다는 것이 실질적으로 불가능하기 때문에, 극소형 전원에는 스마트더스트를 능동적으로 구동시키는 데 필요한 전력을 자체적으로 생산하기 위한 발전시스템 기술과, 아울러, 자체적으로 생산된 전력을 최소한의 공간에 효율적으로 저장하기 위한 차세대 전지기술이 필요하다.

특허청 자료에 따르면, 극소형 전원기술 관련 출원은 USN 구축 논의가 태동하기 시작한 2000년을 기점으로 본격화된 것을 알 수 있다. 그 중에서도, 내국인 출원은 다양한 전극/전해질 재료의 박막화 공정을 통한 박막형 전지 제조기술 분야에 집중된 반면, 외국인 출원은 박막형 전지 분야 이외에도 초미세 가공기술인 MEMS 공정을 이용한 입체형상의 전원기술 등 보다 다양한 분야에 걸쳐 이루어지고 있다.

그러나, 발전시스템과 전지가 연계되어 실질적으로 적용 가능한 독창적인 전원기술 분야에는 아직까지 이렇다할 출원이 없는 것으로 나타났다.

특허청 유비쿼터스 특허연구회는 “극소형 전원 분야가 구체적인 기술 테마의 하나로서 부각된 시점이 그리 오래되지 않았기 때문에 아직까지 세계적으로 뚜렷한 선도기술 그룹이 없고, 따라서 국제적 경쟁력을 이미 상당 부분 확보한 국내의 초미세 가공 및 전지 분야 기술력을 결집시켜 원천 특허 획득에 주력한다면 조만간 세계기술의 흐름을 우리 업체가 선도할 수도 있을 것”이라 분석하고 있다.

홍순우 기자/kip@packnet.co.kr