친환경 에너지 저장 창고 ‘슈퍼 커패시터’ 출원 증가

친환경 에너지에 대한 관심이 커지고 있는 가운데, 친환경 에너지 산업의 핵심부품인 슈퍼 커패시터의 특허 출원도 증가하고 있다.

특허청은 슈퍼 커패시터 관련 특허출원은 ‘13년 이전에는 연평균 80건 이하였지만, ’14년을 기점으로 급격히 증가하며 최근 5년간(‘14년~’18년) 연평균 122건의 출원이 이뤄지고 있다고 전했다.

슈퍼커패시터는 전극과 전해질 계면으로의 단순한 이온 이동이나 표면화학반응에 의한 충전현상을 이용하는 에너지 저장 장치다. 풍력, 태양광, 전기자동차 등에선 고속 충방전 및 반복적인 충방전에 대응하는 고용량 에너지 저장장치를 필요로 한다. 하지만 기존 커패시터는 용량이 작다는 한계가 있고, 이차전지(리튬이온 배터리)는 고속 충방전이 어렵고, 반복적인 충방전으로 수명이 짧아진다는 단점을 가지고 있었다.

그러나, 슈퍼커패시터는 일반 커패시터 대비 단위면적당 수십배 더 많은 에너지를 저장할 수 있고, 리튬이온전지와 비교할 때 고속 충방전, 반영구적 수명 등의 우수한 특성을 가지고 있다.

이러한 특성으로 슈퍼 커패시터는 미래 친환경 에너지 저장 장치로 각광받고 있는데, 전 세계 시장규모 또한 ‘17년 3,136백만 달러에서 ’23년 14,116백만 달러까지 급격히 성장할 것으로 전망된다.

최근 10년간 세부기술별 특허출원동향을 살펴보면 전극 관련 기술(548건, 56%), 모듈 및 케이스와 관련된 기술(229건, 23%), 전해 물질과 관련된 기술(116건, 12%) 순으로 조사됐다.

전극 관련으로는 전극 물질 및 제조방법, 전극구조 등에 관한 기술이 다수 출원됐다. 모듈 및 케이스 관련으로는 셀 밸런싱, 보호 회로, 온도제어, 신뢰성 향상에 대한 연구 개발이 지속되고 있는 것으로 나타났다.

출원인 유형을 살펴보면 국내기업(39%), 국내대학·연구소(36%), 외국기업(21%), 외국대학·연구소(3%) 순으로 조사됐다. 소재개발 및 특성 개선 등의 연구가 필요한 분야인 만큼 기업 뿐 아니라 대학, 연구소의 출원도 다수인 것으로 나타났다.

특허청 엄찬왕 전기통신기술심사국장은 “친환경 정책 및 이산화탄소 배출규제 관련 제품과 신재생 에너지에 대한 요구가 커지면서, 슈퍼 커패시터는 차세대 에너지 저장장치로 그 수요가 증가할 것으로 보인다”면서, “미래 산업의 핵심부품인 슈퍼 커패시터의 기술경쟁력을 확보하기 위하여 산업계, 학계와 정부는 지속적인 협업과 적극적인 투자가 필요한 시기이다”라고 밝혔다.