에너지 하베스팅 시스템 시장 규모 및 점유율 분석 – 성장 동향 및 전망 (2026-2031년)

에너지 하베스팅 시스템 시장 개요 (2026-2031)

에너지 하베스팅 시스템 시장은 2026년 43억 8천만 달러 규모에서 2031년 60억 6천만 달러에 이를 것으로 전망되며, 2026년부터 2031년까지 연평균 성장률(CAGR) 6.74%를 기록할 것으로 예상됩니다. 이러한 성장은 배터리 없는 사물 인터넷(IoT) 기기에 대한 수요 증가와 산업 및 소비자 환경 전반에 걸친 초저전력 전자제품의 확산에 힘입은 바가 큽니다. 특히 전력 관리 집적 회로(PMIC)의 급속한 소형화와 일회용 배터리 폐기물 감소를 위한 정책적 압력이 에너지 하베스팅 솔루션의 가치를 더욱 강화하고 있습니다. 스마트 빌딩, 공장, 웨어러블 기기 등 다양한 분야에서 턴키 모듈 및 레퍼런스 디자인의 시장 출시를 가속화하는 생태계 파트너십 또한 시장 성장에 긍정적인 영향을 미치고 있습니다.

주요 시장 동향 및 통찰력

1. 시장 성장 동력

* 스마트 빌딩 내 배터리 없는 IoT 센서 노드의 확산: 유럽 연합의 에코디자인 규제 2024/1781은 상업용 건물에 에너지 효율적인 제어 시스템 사용을 의무화하며, 이는 건물 관리자들이 배터리 없는 무선 센서로 전환하도록 유도하고 있습니다. 태양광 및 RF 기반 센서 통합을 통해 상당한 전력 절감 효과가 입증되었으며, 시설 소유주들은 총 소유 비용(TCO)을 고려하여 배터리 교체 비용이 초기 센서 하드웨어 비용을 초과한다는 점을 인식하고 에너지 하베스팅 솔루션으로의 전환을 가속화하고 있습니다.
* 아시아 태평양(APAC) 지역 공장의 지속 가능한 저전력 자동화 의무화: 중국, 일본, 한국 등 아시아 태평양 지역의 산업 그룹들은 기업의 탄소 감축 목표를 달성하고 배터리 교체로 인한 예기치 않은 가동 중단 시간을 줄이기 위해 에너지 하베스터를 설치하고 있습니다. 특히 ATEX 인증 열전 발전기가 배터리 접근이 엄격히 제한된 석유 및 가스 정유 공장의 진동 노드에 전력을 공급하는 사례가 있으며, 하이브리드 하베스터 기술은 중장비 모니터링을 위한 전력 출력을 50% 이상 향상시키고 있습니다.
* 초저전력 MCU의 급속한 소형화: STMicroelectronics의 STM32U3 제품군은 밀리와트당 117 CoreMark를 제공하며 활성 모드에서 MHz당 10 µA만 소비하는 등, 실내 조명조차도 신뢰할 수 있는 에너지원으로 활용할 수 있는 벤치마크를 제시합니다. 이러한 낮은 전력 예산은 활용 가능한 하베스터 기술의 폭을 넓히고, 높은 하베스팅 변환율은 엣지 추론(edge inference) 워크로드를 지원합니다. 이는 차세대 IoT 보드의 기본 BOM(Bill of Materials)이 1차 전지 대신 하베스터와 저장 요소로 시작되도록 설계 우선순위를 재편하며 장기적인 시장 성장을 견인하고 있습니다.
* 철도 및 항공 OEM의 무선 상태 모니터링 도입 증가: 유럽의 철도 차량 제조업체들은 팬터그래프에 압전 하베스터를 장착하여 접촉선 피로를 경고하는 진동 진단에 전력을 공급하고 있습니다. 항공우주 통합업체들은 유연한 압전 필름을 동체 패널에 부착하여 비행 중 발생하는 진동으로 자율 건강 모니터링 노드에 충분한 전력을 공급합니다. 운송 부문의 안전 규제는 고신뢰성 하베스터에 대한 프리미엄 가격을 정당화하며, 이는 공급업체의 투자 회수 기간을 단축시켜 운송 OEM이 신흥 하베스터 재료의 성능을 검증하는 핵심 고객이 되도록 합니다.

2. 시장 제약 요인

* 농촌 지역의 낮은 주변 RF 에너지 밀도: 농촌 지역에서는 RF 밀도가 하베스팅 가능한 수준 이하로 떨어지는 경우가 많아 무선 센서 파일럿 프로젝트가 실패하는 사례가 발생합니다. 하이브리드 설계는 비용을 증가시키고 유지보수 일정을 복잡하게 만들어 비용에 민감한 농업 분야에서의 광범위한 배치를 지연시킵니다.
* 범용 전력 관리 표준의 부재: 전력 관리 IC는 하베스터 유형에 따라 다양하며, 표준화된 핀아웃이나 펌웨어 인터페이스가 부족하여 시스템 통합업체는 여러 설계 변형을 유지해야 합니다. 이러한 맞춤형 엔지니어링은 프로젝트 기간을 늘리고 비반복 비용을 증가시켜 공급업체에 구애받지 않는 아키텍처를 선호하는 조달 팀의 도입을 저해합니다. IEEE P2668과 같은 표준화 노력은 초기 단계에 있어 상호 운용성 문제는 중기적으로 지속될 것으로 예상됩니다.

3. 세그먼트 분석

* 기술별: 2025년 시장 점유율의 41.65%를 차지한 광 기반 태양광 하베스터가 시장을 주도하고 있습니다. 이는 뛰어난 성숙도, 와트당 낮은 비용, 예측 가능한 일주 에너지 프로파일 덕분입니다. 그러나 RF 하베스팅은 5G 배포가 주변 전자기 수준을 높이면서 2031년까지 10.62%의 CAGR로 가장 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다. 진동 및 전자기 하베스터는 회전 에너지가 풍부한 기계류에 사용되며, 열전 Seebeck 장치는 자동차 배기 가스 및 산업용 용광로와 같은 틈새 시장을 찾고 있습니다. 여러 방식을 결합한 하이브리드 아키텍처는 빛이나 움직임이 부족할 때 연속성을 제공하여 미션 크리티컬한 사용 사례에 매력적입니다.
* 부품별: 전력 관리 IC(PMIC)는 모든 하베스터 토폴로지에 정확한 전압 조절 및 저장 오케스트레이션이 필요하므로 2025년 시장 가치의 37.40%를 차지했습니다. 에너지 하베스팅 트랜스듀서는 9.05%의 CAGR로 가장 빠르게 성장하는 부품입니다. 박막 배터리 및 슈퍼커패시터는 간헐적인 에너지 흐름을 완충하며, 초저전력 마이크로컨트롤러는 센서 배치를 정당화하는 분석을 수행합니다. STMicroelectronics의 SPV1050은 태양광 및 열전 입력에 대해 최대 99%의 변환 효율을 달성하며, Asahi Kasei의 AP4413 시리즈는 셀 밸런싱 및 트리클 충전 제어를 1.43 mm² 다이에 통합하여 비용에 민감한 소비자 기기에 하베스팅 솔루션을 제공합니다.
* 전력 범위별: 2025년 출하량의 54.30%를 차지한 10 µW 미만 장치는 온도 또는 점유율을 기록하기 위해 주기적으로 작동하는 센서의 광범위한 배치를 반영합니다. 엣지 AI 워크로드의 새로운 물결은 연간 7.62% 성장할 것으로 예상되는 10-100 µW 대역에 대한 관심을 높이고 있습니다. 1 mW 이상은 고해상도 진동 신호를 샘플링하거나 국방 환경에서 실시간 비디오를 전송하는 상태 모니터링 시스템에 사용됩니다.
* 애플리케이션별: 산업용 IoT 애플리케이션은 운영자들이 기계적 또는 열 에너지를 수확하는 센서로 회전 장비를 개조하여 위험한 배터리 교체를 없애면서 9.62%의 CAGR로 성장하고 있습니다. 빌딩 및 홈 자동화는 EU 규제가 에너지 효율적인 제어 시스템을 의무화함에 따라 2025년 29.55%로 가장 큰 점유율을 유지했습니다. 헬스케어 웨어러블은 사용자 개입 없이 지속적인 모니터링을 제공하기 위해 유연한 태양광 및 RF 하베스터에 의존하며, 운송 부문은 구조 건강 분석을 위해 철도 트랙 및 항공기 동체에 하베스터를 내장합니다.

4. 지역별 분석

* 아시아: 2025년 전 세계 수익의 34.70%를 차지하며 가장 큰 시장입니다. 중국의 방대한 IoT 배포와 TDK Corporation과 같은 기업을 통한 일본의 압전 재료 리더십이 성장을 견인하고 있습니다. 한국의 반도체 생태계는 맞춤형 PMIC 제조를 지원하며, 대만과 말레이시아의 계약 제조업체는 비용 효율적인 조립 경로를 제공합니다.
* 중동: 2031년까지 8.78%의 CAGR로 가장 빠른 지역 성장을 기록할 것으로 예상됩니다. 사우디아라비아의 비전 2030은 신재생 에너지를 메가시티 계획의 중심에 두며, GCC(걸프 협력 회의) 유틸리티는 배터리 서비스 출장을 피하기 위해 스마트 미터 하우징에 태양광 하베스터를 통합하고 있습니다.
* 북미 및 유럽: 수명 주기 지속 가능성을 강조하는 규제 프레임워크와 연계된 성숙하고 견고한 수요를 보입니다. 미국 에너지부는 충전기에 대한 대기 전력 제한을 강화하여 가전제품 제조업체가 주변 전력 경로를 채택하도록 유도하고 있습니다. 독일과 영국은 회전 기계에 진동 하베스터를 장착하여 3~5년 동안의 순현재가치(NPV) 이득을 인용하고 있습니다.

5. 경쟁 환경

에너지 하베스팅 시스템 시장은 중간 정도의 파편화를 특징으로 합니다. STMicroelectronics, Texas Instruments, Analog Devices와 같은 주요 반도체 기업들은 제조 규모와 광범위한 판매 채널을 활용하여 하베스터를 마이크로컨트롤러 제품군과 함께 번들로 제공합니다. Powercast, EnOcean, e-peas와 같은 틈새 혁신 기업들은 특수 RF 프런트 엔드, 자가 전원 Bluetooth Low Energy 비콘, 실내 조명에 맞춤화된 전력 관리 칩을 제공하여 시장 점유율을 확보하고 있습니다. 경쟁 강도는 가격뿐만 아니라 변환 효율성, 패키지 소형화, 설계 지원에 중점을 둡니다.

전략적 파트너십은 시장을 계속 형성하고 있습니다. Powercast와 Kyocera AVX는 장거리 RF 전력과 슈퍼커패시터 저장을 결합하여 RFID 센서 수명을 연장하고 있습니다. Ambient Photonics는 Google과 협력하여 양면 태양 전지를 소비자 전자제품에 통합하여 단위 판매량을 급격히 늘릴 가능성이 있습니다. MXene-폴리머 복합체와 같은 신흥 소재는 높은 정전 용량과 유연한 폼 팩터를 약속하며, 3D 프린팅 나노복합체는 개발 반복을 줄일 수 있습니다. 범용 전력 관리 표준의 부재는 독점적인 생태계를 위한 여지를 남기지만, 동시에 통합업체를 공급업체 종속에 노출시키기도 합니다.

최근 산업 동향

* 2025년 4월: 아사히 카세이 일렉트로닉스는 실내 조명과 같은 불안정한 에너지원을 위한 초저전력 소비 및 전압 모니터링 기능을 갖춘 에너지 하베스팅 애플리케이션용 AP4413 시리즈 충전 제어 IC의 양산을 시작했습니다.
* 2025년 3월: STMicroelectronics는 117 Coremark-per-milliwatt 점수로 기록적인 성능-와트 효율을 달성하는 STM32U3 마이크로컨트롤러를 출시하여 IoT 장치에 코인 셀 및 주변 에너지 작동을 가능하게 했습니다.

에너지 하베스팅(Energy Harvesting)은 외부 환경으로부터 에너지를 수확하는 기술로, 주변에 자유롭게 존재하는 에너지를 활용합니다. 글로벌 에너지 하베스팅 시스템 시장은 2026년 43억 8천만 달러에서 2031년 60억 6천만 달러 규모로 성장할 것으로 전망됩니다.

주요 시장 동인으로는 유럽 및 북미 스마트 빌딩 내 배터리 없는 IoT 센서 노드의 확산, 아시아 태평양 지역 공장의 지속 가능한 저전력 자동화 의무화, 초저전력 MCU의 급속한 소형화로 서브-와트(Sub-W) 임계값 달성, 철도 및 항공 OEM의 무선 상태 모니터링 시스템 도입 증가, 웨어러블 및 의료 패치에 태양광 하베스터 통합 등이 있습니다. 반면, 시장 제약 요인으로는 농촌 지역 설치 시 주변 RF 에너지 밀도 부족, 보편적인 전력 관리 표준 부재, LPWAN 배터리와의 경쟁으로 온보드 하베스터 필요성 감소, 운송 부문 개조를 위한 높은 초기 설계 통합 비용 등이 지적됩니다.

본 보고서는 에너지 하베스팅 시스템 시장을 다양한 기준으로 세분화하여 심층 분석합니다. 기술별로는 광(태양광/광전), 진동(압전 및 전자기), 열(제벡/열전), RF(무선 주파수), 하이브리드/다중 소스 에너지 하베스팅을 포함하며, 구성 요소별로는 에너지 하베스팅 트랜스듀서, 전력 관리 IC, 에너지 저장 장치(박막 배터리, 슈퍼커패시터), 초저전력 센서 및 MCU를 다룹니다. 전력 범위는 10 마이크로와트 미만부터 10 밀리와트 초과까지 세분화되며, 애플리케이션 분야는 소비자 가전, 빌딩 및 홈 자동화, 산업용 IoT 및 자동화, 운송(자동차, 철도, 항공), 헬스케어 및 웨어러블, 국방 및 보안, 농업 및 환경 모니터링을 포괄합니다. 또한, 북미, 유럽, 아시아 태평양, 남미, 중동, 아프리카 등 주요 지역별 시장 동향도 분석합니다.

핵심 시장 통찰력으로는, 기술별로 광 기반 태양광 하베스팅이 2025년 시장 점유율 41.65%로 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 가장 빠르게 성장하는 애플리케이션 부문은 예측 유지보수 배포에 힘입어 2031년까지 9.62%의 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상되는 산업용 IoT 및 자동화입니다. 중동 지역은 걸프만 스마트 도시 프로그램과 재생 에너지 의무화 정책에 따라 8.78%의 CAGR로 성장하며 공급업체들에게 매력적인 시장으로 부상하고 있습니다. 주요 시장 제약 요인 중 하나인 보편적인 전력 관리 표준의 부재는 통합 복잡성을 야기하고 다중 공급업체 상호 운용성을 저해합니다. 또한, 고효율 전력 관리 IC(PMIC)는 변환 손실을 줄이고 하베스팅, 조절, 처리 기능을 단일 칩으로 통합하여 신제품의 비용과 보드 면적을 절감하는 데 기여하고 있습니다.

경쟁 환경 분석에서는 시장 집중도, 주요 기업들의 전략적 움직임, 시장 점유율 분석이 이루어집니다. Microchip Technology, STMicroelectronics, Texas Instruments, Analog Devices, Renesas Electronics 등 주요 기업들의 프로필이 상세히 다루어지며, 이들의 글로벌 및 시장 수준 개요, 핵심 부문, 재무 정보, 전략적 정보, 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 동향 등이 포함됩니다. 보고서는 또한 시장 기회와 미래 전망, 특히 미개척 시장(White-space) 및 충족되지 않은 요구(Unmet-Need)에 대한 평가를 제공합니다.

1. 서론

• 1.1 연구 가정 및 시장 정의
• 1.2 연구 범위

2. 연구 방법론

3. 요약

4. 시장 환경

• 4.1 시장 개요
• 4.2 시장 동인
  • 4.2.1 스마트 빌딩(유럽 및 북미) 내 무배터리 IoT 센서 노드의 확산
  • 4.2.2 아시아 태평양 지역 공장의 지속 가능한 저전력 자동화 의무화
  • 4.2.3 서브-W 임계값을 가능하게 하는 초저전력 MCU의 급속한 소형화
  • 4.2.4 철도 및 항공 OEM에서 무선 상태 모니터링의 증가하는 배포
  • 4.2.5 웨어러블 및 의료 패치에 광전지 에너지 수확기 통합
• 4.3 시장 제약
  • 4.3.1 농촌 설치 환경 RF의 낮은 에너지 밀도
  • 4.3.2 보편적인 전력 관리 표준의 부재
  • 4.3.3 온보드 에너지 수확기 필요성을 줄이는 경쟁 LPWAN 배터리
  • 4.3.4 운송 개조를 위한 높은 초기 설계-통합 비용
• 4.4 가치 / 공급망 분석
• 4.5 규제 및 기술 전망
• 4.6 포터의 5가지 경쟁 요인 분석
  • 4.6.1 공급업체의 교섭력
  • 4.6.2 구매자의 교섭력
  • 4.6.3 신규 진입자의 위협
  • 4.6.4 대체재의 위협
  • 4.6.5 경쟁 강도
• 4.7 투자 분석

5. 시장 규모 및 성장 예측 (가치)

• 5.1 기술별
  • 5.1.1 광(태양광/광전) 에너지 하베스팅
  • 5.1.2 진동(압전 및 전자기) 에너지 하베스팅
  • 5.1.3 열(제벡/열전) 에너지 하베스팅
  • 5.1.4 RF(무선 주파수) 에너지 하베스팅
  • 5.1.5 하이브리드/다중 소스 에너지 하베스팅
• 5.2 구성 요소별
  • 5.2.1 에너지 하베스팅 트랜스듀서
  • 5.2.2 전력 관리 IC
  • 5.2.3 에너지 저장 장치 (박막 배터리, 슈퍼커패시터)
  • 5.2.4 초저전력 센서 및 MCU
• 5.3 전력 범위별
  • 5.3.1 10 마이크로와트 미만
  • 5.3.2 10-100 마이크로와트
  • 5.3.3 100 마이크로와트-1 밀리와트
  • 5.3.4 1-10 밀리와트
  • 5.3.5 10 밀리와트 초과
• 5.4 애플리케이션별
  • 5.4.1 가전제품
  • 5.4.2 빌딩 및 홈 자동화
  • 5.4.3 산업용 IoT 및 자동화
  • 5.4.4 운송
  • 5.4.4.1 자동차
  • 5.4.4.2 철도
  • 5.4.4.3 항공
  • 5.4.5 헬스케어 및 웨어러블
  • 5.4.6 국방 및 보안
  • 5.4.7 농업 및 환경 모니터링
• 5.5 지역별
  • 5.5.1 북미
  • 5.5.1.1 미국
  • 5.5.1.2 캐나다
  • 5.5.1.3 멕시코
  • 5.5.2 유럽
  • 5.5.2.1 독일
  • 5.5.2.2 영국
  • 5.5.2.3 프랑스
  • 5.5.2.4 이탈리아
  • 5.5.2.5 스페인
  • 5.5.2.6 북유럽 (스웨덴, 노르웨이, 덴마크, 핀란드)
  • 5.5.2.7 베네룩스 (벨기에, 네덜란드, 룩셈부르크)
  • 5.5.3 아시아 태평양
  • 5.5.3.1 중국
  • 5.5.3.2 일본
  • 5.5.3.3 인도
  • 5.5.3.4 대한민국
  • 5.5.3.5 아세안 (싱가포르, 말레이시아, 태국, 인도네시아, 필리핀, 베트남)
  • 5.5.4 남미
  • 5.5.4.1 브라질
  • 5.5.4.2 아르헨티나
  • 5.5.5 중동
  • 5.5.5.1 사우디아라비아
  • 5.5.5.2 아랍에미리트
  • 5.5.5.3 이스라엘
  • 5.5.5.4 터키
  • 5.5.6 아프리카
  • 5.5.6.1 남아프리카
  • 5.5.6.2 나이지리아
  • 5.5.6.3 케냐

6. 경쟁 환경

• 6.1 시장 집중도
• 6.2 전략적 움직임
• 6.3 시장 점유율 분석
• 6.4 기업 프로필 {(글로벌 개요, 시장 개요, 핵심 부문, 재무 정보(사용 가능한 경우), 전략 정보, 주요 기업의 시장 순위/점유율, 제품 및 서비스, 최근 개발 포함)}
  • 6.4.1 마이크로칩 테크놀로지 Inc.
  • 6.4.2 ST마이크로일렉트로닉스 N.V.
  • 6.4.3 텍사스 인스트루먼츠 Incorporated
  • 6.4.4 아날로그 디바이스 Inc.
  • 6.4.5 르네사스 일렉트로닉스 코퍼레이션
  • 6.4.6 NXP 반도체 N.V.
  • 6.4.7 온세미 (ON Semiconductor Corp.)
  • 6.4.8 TDK 코퍼레이션 (인벤센스)
  • 6.4.9 파워캐스트 코퍼레이션
  • 6.4.10 심벳 코퍼레이션
  • 6.4.11 엔오션 GmbH
  • 6.4.12 이피스 S.A.
  • 6.4.13 ABB Ltd.
  • 6.4.14 어드밴스드 리니어 디바이스 Inc.
  • 6.4.15 캡-XX 리미티드
  • 6.4.16 후지쯔 컴포넌츠 아메리카 Inc.
  • 6.4.17 G24 파워 Ltd.
  • 6.4.18 드레이슨 테크놀로지스 Ltd.
  • 6.4.19 피에조닷컴 (미드 테크놀로지)
  • 6.4.20 LORD 마이크로스트레인 (파커 하니핀)

7. 시장 기회 및 미래 전망