기술(광에너지 하베스팅, 진동에너지 하베스팅, 무선주파수 에너지 하베스팅, 열에너지 하베스팅), 구성 요소(에너지 하베스팅 트랜스듀서, 전력 관리 집적 회로(PMIC), 저장 시스템), 응용 분야(빌딩 및 자동화, 가전제품, 산업, 운송) 및 지역별 글로벌 에너지 하베스팅 시스템 시장 - 2032년까지 전망

시장 동향

글로벌 에너지 하베스팅 시스템 시장 성장 동력:

에너지 효율 솔루션에 대한 수요 증가

에너지 효율 솔루션에 대한 수요 증가가 글로벌 에너지 하베스팅 시스템 시장을 견인하고 있습니다. 기업과 소비자들이 에너지 절약과 환경 지속가능성에 대한 관심이 높아짐에 따라 에너지 소비를 줄이고 기존 에너지원에 대한 의존도를 낮추는 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 기후 변화와 에너지 사용이 생태계에 미치는 영향에 대한 우려가 지속가능성의 가치에 대한 인식을 높였습니다. 닐슨 조사에 따르면 전 세계 응답자의 81%가 기업이 환경 개선에 힘써야 한다고 생각합니다.

또한 전자 기기, 센서, 원격 모니터링 시스템에 사용되는 배터리는 상당한 양의 전자 폐기물을 발생시키고 있습니다. WEEE 포럼에 따르면 전 세계적으로 약 160억 대의 휴대전화가 사용되고 있으며, 2022년까지 50억 대 이상이 전자 폐기물이 될 것으로 예상됩니다. 각국 정부와 규제 기관은 다양한 산업 분야의 에너지 효율 정책 및 표준을 시행하고 있습니다.

예를 들어, 유럽 그린딜은 에너지 수확 시스템과 같은 재생 에너지 기술에 대한 상당한 투자를 통해 2050년까지 EU를 기후 중립으로 만드는 것을 목표로 합니다.

국제 에너지 기구(IEA)의 '전력 2024' 보고서에 따르면, 전 세계 재생 에너지 발전 용량은 2023년에서 2028년 사이에 7,300기가와트(GW)에 이를 것으로 예상됩니다. 이러한 확장은 130개국 이상의 지원 정책에 힘입어 이루어지고 있으며, 태양광(PV)과 풍력이 성장의 95%를 차지합니다. 이 보고서는 또한 2024년에는 풍력 및 태양광 발전이 수력 발전보다 더 많은 전력을 생산할 것이며, 2025년까지 재생에너지가 석탄을 대체하여 세계 주요 전력 생산원이 될 것이라고 예측합니다. 수요가 증가함에 따라 에너지 하베스팅 시스템 시장은 더욱 성장하고 혁신될 전망입니다.

글로벌 에너지 하베스팅 시스템 시장 제약 요인:

효율성 및 확장성 문제

가장 중요한 과제 중 하나는 에너지 하베스팅 기술의 효율성을 확보하는 것입니다. 예를 들어 실내 조명이나 진동은 특정 용도에 필요한 에너지를 충분히 생산하지 못할 수 있습니다. 또한 모든 에너지 하베스팅 시스템이 다양한 사용 사례나 위치에 쉽게 적용될 수 있는 것은 아니므로 확장성도 중요한 문제입니다. 에너지 하베스팅 기술은 효율성이 다양합니다. 현재 태양광 패널은 20~25%의 효율을 달성할 수 있지만, 실제 적용 환경에서는 환경적 요인으로 인해 효율성이 더 낮아질 수 있습니다.

진동 에너지 하베스팅의 변환 효율은 설계와 사용된 재료에 따라 달라집니다.

마찬가지로, 태양광 패널의 전력 출력은 크기와 받는 햇빛의 양에 따라 결정됩니다. 이상적인 조건에서 효율이 20%인 표준 1제곱미터 태양광 패널은 약 200와트(햇빛 1제곱미터당 1,000와트)를 생산할 수 있습니다. 그러나 음영, 날씨, 태양의 각도와 같은 실제 요인으로 인해 출력이 감소합니다. 또한, 열전 발전기(TEG)의 전력 출력은 일반적으로 상대적으로 낮습니다. 예를 들어, 온도차가 100°C인 소형 TEG 모듈은 크기와 재료에 따라 수 밀리와트에서 수 와트의 전력만 생산할 수 있습니다.

더욱이, 에너지 하베스팅 장치의 확장성은 어렵고 비용이 많이 들 수 있습니다. 예를 들어, 스마트 시티를 위한 태양광 발전 IoT 네트워크를 확장하려면 추가 태양광 패널과 인프라에 상당한 투자가 필요합니다. 각 추가 장치가 관리 및 유지 보수를 복잡하게 만듭니다.

글로벌 에너지 하베스팅 시스템 시장 기회:

사물 인터넷(IoT) 및 스마트 기기 애플리케이션 확장

사물 인터넷(IoT)의 확장은 에너지 하베스팅 시스템 시장에 상당한 기회를 창출합니다. IoT 기기는 다양한 산업 분야에서 점점 더 보편화되고 있으며, 이로 인해 잦은 배터리 교체가 필요 없는 자가 전원 공급식 자율 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 사물 인터넷 시장은 빠르게 성장하고 있습니다. 2023년 기준으로 전 세계적으로 약 151억 4천만 개의 사물 인터넷(IoT) 기기가 연결되어 있었으며, 이는 전 세계 인구의 거의 두 배에 달하는 수치입니다. 5G와 같은 기술 덕분에 이 수치는 향후 7년 동안 250억 개 이상으로 증가할 것으로 예상됩니다.

산업, 의료, 농업, 스마트 시티 등 여러 산업 분야에서 IoT 기기 개발이 진행됨에 따라 에너지 효율적이고 자가 발전이 가능한 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 또한, 사물 인터넷(IoT)은 환경 센서, 스마트 미터, 웨어러블 건강 추적기, 산업 장비 모니터 등 다양한 기기를 포괄합니다. 이러한 기기들은 지속적인 작동을 위해 전원이 필요하기 때문에 에너지 하베스팅 시스템은 IoT 생태계에 매우 중요합니다. 더 나아가, 스마트 홈 시스템은 다양한 무선 센서와 기기를 사용하여 조명, 난방, 보안 및 가전제품을 관리합니다. 예를 들어, 스마트 온도 조절기는 태양열 센서를 사용하여 실내외 온도를 모니터링하고 그에 따라 난방 및 냉방 시스템을 조절하여 배터리 교체의 필요성을 없앨 수 있습니다. 예를 들어, 구글의 네스트 스마트 홈 사업부는 최근 새로운 스마트 온도 조절기를 출시했습니다. 새로운 네스트 온도 조절기는 네스트 러닝 온도 조절기나 네스트 온도 조절기 E보다 간소화된 모델이며, 가격은 129.99달러로 네스트 E보다 40달러, 최고급 3세대 네스트 러닝 온도 조절기보다 120달러 저렴합니다. 출시 직후부터 사전 주문이 가능해졌습니다.

결과적으로 사물 인터넷(IoT)의 성장은 에너지 하베스팅 시스템에 대한 크고 지속적으로 확장되는 시장을 창출했습니다. 더 많은 산업과 애플리케이션이 사물 인터넷의 이점을 활용함에 따라 자가 발전형 자율 장치에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 에너지 하베스팅 솔루션은 IoT 네트워크의 장기적인 생존 가능성과 효율성을 보장하면서 이러한 수요를 충족하는 데 매우 중요합니다.

지역 분석

북미, 세계 시장 주도

전 세계 에너지 하베스팅 시스템 시장 분석은 북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카를 대상으로 진행되었습니다.

북미는 전 세계 에너지 하베스팅 시스템 시장에서 가장 큰 점유율을 차지하고 있으며, 예측 기간 동안 연평균 12.6%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 이는 북미 지역이 다른 어떤 지역보다 산업용 사물 인터넷(IoT)과 같은 최신 기술을 적극적으로 도입하고 있기 때문입니다. 또한, 북미 지역의 기술 기업과 클라우드 서비스 제공업체들은 전략적 협력을 지속하며, 점점 더 다양한 장비를 산업용 IoT에 연결할 수 있는 새로운 기회를 창출하고 있습니다.

이 밖에도, 노후화된 공공 건물에서 발생하는 에너지 배출량을 최소화하기 위한 정부 정책 또한 이러한 성장을 뒷받침했습니다. 예를 들어, 미국 연방조달청(GSA)은 IBM과 협력하여 연방 정부의 에너지 소비량이 가장 많은 건물 50곳에 첨단 스마트 빌딩 기술을 설치하기로 했습니다. 북미 지역은 모든 산업 분야에서 자동화 도입률이 가장 높습니다.

결과적으로 이러한 요인들이 예측 기간 동안 전 세계 에너지 하베스팅 시스템 시장을 견인할 것으로 예상됩니다.

아시아 태평양 지역은 예측 기간 동안 연평균 13.0%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 일본, 중국, 인도 등 주요 신흥 국가들 덕분에 아시아 태평양 지역은 예측 기간 동안 전 세계 에너지 하베스팅 시스템 시장에서 높은 성장률을 기록할 것으로 전망됩니다. 에너지 하베스팅 기술은 산업, 가전제품, 홈 자동화, 운송 등 이 지역에서 다양한 용도로 활용되고 있습니다. 또한, 건물 및 스마트 홈 시스템에서 에너지 하베스팅 기술의 활용이 증가하고 있어 아시아 태평양 지역의 시장 확장을 더욱 촉진할 것으로 예상됩니다.

더불어, 아시아 태평양 지역의 낮은 운영 및 인건비로 인해 많은 기업들이 제조 시설을 이 지역으로 이전하는 것을 고려하고 있습니다. 이러한 요소들은 IoT 시스템의 성장에 기여하여 시장 성장을 더욱 가속화할 것입니다.

인도의 "100 스마트 시티 미션"은 2015년 6월에 시작되었습니다. 정부는 100개의 스마트 시티 구축과 500개의 소규모 지역 활성화를 위해 140억 달러의 기금을 배정했습니다. 2016년 1월에는 "전국 도시 챌린지" 토너먼트의 첫 번째 라운드를 위해 20개 도시가 선정되었습니다.

유럽은 유럽 위원회의 에너지 수확 및 에너지 저장 장치 연구 개발에 대한 지원과 투자가 활발해짐에 따라 25%의 시장 점유율을 차지하는 주요 성장 시장으로 예측됩니다. 예를 들어, 유럽 위원회는 호라이즌 2020 프로그램을 통해 "메타물질 기반 진동 에너지 수확" 프로젝트를 지원하고 있습니다. 이 프로젝트는 2021년 1월에 시작되었으며 2024년 12월 완료될 예정입니다. 이 프로젝트는 미래에 무선 센서에 전력을 공급하는 데 배터리가 필요하지 않도록 하는 것을 목표로 합니다.

또한, 신흥 기업들은 혁신적인 제품 개발을 위해 투자자로부터 자금을 조달할 수 있습니다. 스페인에 본사를 둔 Barbara IoT는 2021년 1월에 산업용 IoT 운영 체제 구축을 위해 약 46만 9,460달러(40만 유로) 규모의 투자 유치를 완료했습니다.

라틴 아메리카와 중동에서는 재생 에너지원의 도입으로 인해 에너지 하베스팅 시스템 시장이 완만하게 성장할 것으로 예상됩니다. 사우디아라비아, 아랍에미리트, 남아프리카공화국, 이집트를 포함한 중동 및 아프리카 주요 국가들은 향후 몇 년 안에 스마트 시티를 건설하겠다는 계획을 발표했습니다. 이들 정부는 스마트 시티를 지원하기 위한 상당한 노력을 기울이고 있으며, 민간 기업들이 건설 중인 스마트 시티에 스마트 솔루션을 도입하도록 장려하고 있습니다.

세분화 분석

글로벌 에너지 하베스팅 시스템 시장은 기술, 구성 요소,

를 기준으로 세분화됩니다.

기술별로는 광 에너지 하베스팅, 진동 에너지 하베스팅, 고주파 에너지 하베스팅, 열 에너지 하베스팅으로 세분화됩니다.

광 에너지 하베스팅은 상당한 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 태양 에너지 하베스팅이라고도 하는 광 에너지 하베스팅은 햇빛이나 실내 조명과 같은 자연광 또는 인공광원에서 에너지를 모으는 것입니다. 광 에너지는 일반적으로 광전지(태양광 패널)를 사용하여 전기로 변환됩니다. 광 에너지 하베스팅으로 분류되는 태양 에너지 기반 제품 개발에 참여하는 주요 기업의 수가 증가하고 있습니다. 이렇게 모인 에너지는 빌딩 자동화 및 가전제품과 같은 산업에서 효율적으로 사용됩니다.

진동 에너지 하베스팅에서는 환경의 기계적 진동, 진동 또는 움직임이 전기 에너지를 생성합니다.

기계적 응력이 가해지면 전압을 생성하는 압전 재료는 진동 에너지 하베스팅 장치에 자주 사용됩니다.

구성 요소를 기준으로 시장은 에너지 하베스팅 트랜스듀서, 전력 관리 집적 회로(PMIC) 및 저장 시스템으로 세분화됩니다.

에너지 하베스팅 트랜스포머가 시장 성장에 가장 큰 영향을 미칩니다. 에너지 하베스팅 트랜스듀서는 주변 환경에서 에너지를 포착하는 장치 또는 구성 요소입니다. 트랜스듀서는 사용되는 에너지 하베스팅 방식(예: 태양열, 압전, RF, 열)에 따라 광전지(태양광 패널), 압전 재료, 안테나 또는 열전 재료일 수 있습니다. 이들은 빛, 기계적 진동, 무선 주파수 신호 또는 온도 차이와 같은 다양한 에너지원을 전기 에너지로 변환합니다.

또한, 진동 에너지 수확을 위한 전기기계식 변환기의 사용 증가가 전 세계 시장 수요를 촉진하는 중요한 요인입니다. 에너지 저장 장치는 잉여 에너지를 나중에 사용할 수 있도록 저장하기 때문에 에너지 수확 시스템에 매우 중요합니다. 저장 시스템 구성 요소의 예로는 슈퍼커패시터, 충전식 배터리 및 에너지 저장 커패시터가 있습니다. 이들은 변환기에서 생성된 과잉 에너지를 저장하고 외부 에너지원이 없거나 부족할 때 필요에 따라 장치에 전력을 공급하기 위해 방출하는 완충 장치 역할을 합니다. 시장은 적용 분야에 따라 건물 및 홈 자동화, 소비자 가전, 산업 및 운송으로 나눌 수 있습니다. 건물 및 홈 자동화가 가장 많은 수익을 창출합니다. 건물 및 홈 자동화 애플리케이션에는 주거용 및 상업용 건물에 사용되는 다양한 에너지 효율 시스템 및 장치가 포함됩니다. 에너지 수확 기술은 무선 센서, HVAC(냉난방 및 환기) 제어 장치, 조명 시스템 및 보안 장치에 의해 구동됩니다. 이러한 기술들은 기존 에너지원에 대한 의존도를 낮추는 동시에 건물 내 에너지 절약과 지속가능성을 증진시킵니다.

웨어러블 기기, 리모컨, 저전력 기기와 같은 소비자 전자제품은 에너지 하베스팅 기술을 활용합니다. 이러한 기술을 통해 자체 전력을 공급받는 소비자 기기를 만들 수 있어 배터리 교체 횟수를 줄이고 사용자 편의성을 높일 수 있습니다. 태양열 손목시계와 RF 에너지 하베스팅 리모컨이 대표적인 예입니다.