Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers (한국전기전자재료학회논문지)

The Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers (한국전기전자재료학회)
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Simulation of Potential Difference Analysis in Conductor-Dielectric Type Triboelectric Generator Using COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics를 활용한 도체-유전체 형태 마찰전기 발전기의 전위차 해석 시뮬레이션

  • Yong Hoon Son (Department of Materials Science and Engineering, Pukyong National University) ;
  • Geon-Tae Hwang (Department of Materials Science and Engineering, Pukyong National University)
  • 손용훈 (부경대학교 재료공학과) ;
  • 황건태 (부경대학교 재료공학과)
  • Received : 2024.09.03
  • Accepted : 2024.09.12
  • Published : 2024.11.01
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Abstract

In the era of the Fourth Industrial Revolution, electronic devices are becoming increasingly miniaturized and lightweight to overcome spatial limitations, necessitating lower power consumption. Triboelectric nanogenerators (TENGs), which convert mechanical energy into electrical energy, offer an ideal solution as small-scale power generators for these compact devices. Recent research has focused on various materials and structural designs to maximize the output of triboelectric energy harvesters, highlighting the growing importance of theoretical structure analysis software for precise evaluation. COMSOL Multiphysics software provides an accurate method for simulating the electrical characteristics of TENGs. This Tutorial Status Report introduces the process of modeling TENGs and analyzing their electrical output using COMSOL Multiphysics

4차 산업혁명 시대에서 전자기기는 공간적 제약을 극복하기 위해 점점 더 소형화되고 경량화되고 있으며, 이러한 소형 전자기기들은 적은 전력을 필요로 한다. 마찰전기 에너지 발전소자는 기계적 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있어, 소형 전자기기에 적합한 소규모 발전기로 활용될 수 있다. 최근에는 마찰전기 나노 발전기의 출력을 극대화하기 위한 다양한 재료 및 구조가 연구되고 있으며, 이를 보다 정확하게 분석하기 위해 이론적 구조 해석 소프트웨어의 중요성이 증가하고 있다. COMSOL Multiphysics 소프트웨어는 마찰전기 발전소자의 전기적 특성을 정밀하게 시뮬레이션할 수 있는 방법을 제공한다. 이 tutorial status report에서는 COMSOL Multiphysics를 활용하여 마찰전기 에너지 발전소자를 모델링하고, 그 전기적 출력을 분석하는 방법을 소개한다.

Keywords

Acknowledgement

이 성과는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임 (No.2022R1A2C4001497).

References

  1. J. Gubbi, R. Buyya, S. Marusic, and M. Palaniswami, Future Gener. Comput. Syst., 29, 1645 (2013). doi: https://doi.org/10.1016/j.future.2013.01.010
  2. R. Haight, W. Haensch, and D. Friedman, Science, 353, 124 (2016). doi: https://doi.org/10.1126/science.aag0476
  3. D. Miorandi, S. Sicari, F. De Pellegrini, and I. Chlamtac, Ad Hoc Networks, 10, 1497 (2012). doi: https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2012.02.016
  4. M. S. Kwak, K. W. Lim, H. Y. Lee, M. Peddigari, J. Jang, C. K. Jeong, J. Ryu, W. H. Yoon, S. N. Yi, and G. T. Hwang, Nanoscale, 13, 8418 (2021). doi: https://doi.org/10.1039/D1NR01336J
  5. S. Priya and D. J. Inman, Energy Harvesting Technologies (Springer, New York, 2009) p. 4. doi: https://doi.org/10.1007/978-0-387-76464-1
  6. K. W. Lim, M. Peddigari, C. H. Park, H. Y. Lee, Y. Min, J. W. Kim, C. W. Ahn, J. J. Choi, B. D. Hahn, J. H. Choi, D. S. Park, J. K. Hong, J. T. Yeom, W. H. Yoon, J. Ryu, S. N. Yi, and G. T. Hwang, Energy Environ. Sci., 12, 666 (2019). doi: https://doi.org/10.1039/C8EE03008A
  7. W.B.J. Zimmerman, Introduction to Comsol Multiphysics, Series on Stability, Vibration and Control of Systems, Series A, 1-26 (2006). doi: https://doi.org/10.1142/9789812773302_0001
  8. J. M. Park, S. Kim, Y. Na, and K. I. Park, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 35, 119 (2022). doi: https://doi.org/10.4313/JKEM.2022.35.2.2
  9. H. Choi, J. Ryu, W. H. Yoon, and G. T. Hwang, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 35, 322 (2022). doi: https://doi.org/10.4313/JKEM.2022.35.4.2