• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.233-235
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• 2019

에너지 하베스팅은 주변의 에너지를 수확하여 활용하는 기술로 이에 관련한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다. 마찰전기 나노발전기는 물리적인 움직임이나 마찰을 통해 발생되는 정전기를 이용하여 센서나 웨어러블 디바이스에 활용하는 에너지 하베스팅 기술 중 하나이다. 마찰전기 나노발전기는 ${\mu}W$(마이크로와트) 단위의 미소 전력을 생산함에도 불구하고, 다른 에너지 하베스팅 발전기들과 비교하여 큰 임피던스를 가지고 있어서 전력을 전달하기에 어려움이 있다. 또한 마찰전기 나노 발전기의 출력 전력은 Spike성 Pulse Train의 형태여서 다이오드 정류기가 필요하기 때문에, 정류기의 입력 임피던스와 마찰전기 나노 발전기의 출력 임피던스에 대한 분석을 이용한 임피던스 매칭 설계가 필요하다. 본 연구에서는 다이오드 정류기의 임피던스 모델을 유도하여 마찰전기 나노 발전기의 내부 임피던스와의 매칭을 통해 최대 전력을 전달하는 커패시터와 출력 부하 설계를 목표로 한다. 유도한 임피던스 모델에 대하여 실제 전력 실험을 통해 모델의 유효성과 정확성을 검증하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.134-134
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• 2018

반데그라프 발전기는 큰 전위차를 생성하고 입자를 가속시키기 위해 발명된 정전기 발생기이다. 현재 반데그라프 발전기는 사이클로톤의 개발 이후 입자 가속 목적으로 주로 사용되고 있지는 않지만 접촉 전하 생성, 전달, 및 축적을 가능하게 하는 전하 운반 시스템에 기반하여 간단한 구조로 직류를 발생시킬 수 있는 점은 주목할만하다. 특히, 최근 경량성, 고효율 발전 등의 장점으로 에너지 하베스팅 분야에서 많은 관심을 받고 있는 마찰전기 에너지 하베스팅 기술 분야에서는 최근, 높은 에너지 저장 효율을 위해 직류 발생이 가능한 마찰전기 에너지 발전 소자에 대한 연구들이 진행되고 있다. 그러나 전하 운반 시스템을 기반으로 한 마찰 전기 직류 발전기에 대한 연구는 거의 이루어 지지 않았으며, 보고된 몇 연구에서는 저 전류, 고 임피던스 및 저효율과 같은 반데그라프 발전기의 구조적 및 물질적 한계를 극복하지 못했다. 또한 마찰에 의해 발생하는 마모에 의한 출력 감소 또한 해결되지 못한 문제이다. 따라서 뛰어난 마찰전기 특성과 함께 우수한 내마모성을 가지는 폴리머에 기반하여 기존의 한계를 극복 한 전하 운반 시스템 기반 마찰 전기 직류 발전기를 제안한다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 2010.04a
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• pp.32-33
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• 2010

달의 기조력에 의한 조석현상으로 인하여 지구의 자전속도가 늦어지고, 결과적으로 층상구조를 이루고 있는 지구의 내부는 서로 다른 각속도로 자전한다는 차등자전 개념이 최근에 도입되었다. 지구내부의 각층에서 차등자전이 일어날 경우 각층의 경계면에서는 필연적으로 마찰열과 마찰 정전기가 발생하는 바, 특히 맨틀과 외핵의 경계부분에서 발생하는 마찰전기는 방전과정에서 대규모의 자기장, 즉 지구자기장을 발생시킬 것으로 예측된다. 본 연구에서는 마찰전기를 지속적으로 발생시키는 실험 장치를 개발하고, 고감도 자기센서로 자기장의 변화를 측정하였다. 실험 결과 유의미한 자기장의 변화를 측정하였고, 지구 자기장이 차등자전으로 인한 마찰전기에 의해 발생될 수 있음을 확인하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.4
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• pp.198-203
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• 2013

Energy harvesting refers to converting ambient energy from our surroundings, which would be otherwise wasted, into useful electrical energy. A triboelectric energy harvester is a self-charged device for harnessing mechanical energy based on a coupled process of contact charging and electrostatic induction. In this research, we demonstrate simple fabrication of prototype triboelectric energy harvester using soft lithography and its electrical characterization. Triboelectric generation occurs between the two micro patterned layers of Au and PDMS. A micro pattern is simply replicated directly from the bottom layer to the top layer using soft-lithography without an extra transfer process. This generator can produce an output voltage of 2 V and output current of 20 nA.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.40 no.4
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• pp.913-923
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• 2023

In this study, a triboelectric nanogenerator was fabricated using the composite of teflon-based polymer and graphene flower, which are stable in air and have relatively high electronegativity. The composite was used to fabricate an electronegative layer of a nanogenerator using a spin-coating method. For the electropositive layer, a zinc oxide film was prepared using a sol-gel method. The fabricated triboelectric nanogenerator produced a maximum power of about 44 ㎼. In conclusion, since all the active layers of the triboelectric nanogenerator was made by the solution process, it is scalable to a large area.

• Electric Engineers Magazine
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• v.249 no.5
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• pp.32-35
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• 2003

전기의 존재는 이미 기원전 600년경 호박을 마찰시켰을 때 발생하는 마찰전기에서 인류가 최초로 인식되었으며 이러한 이유로 전기의 어원은 호박에서 비롯되었다. 이후 지구상에 존재하는 전기를 인류가 에너지원으로 활용하기 시작한 것은 1880년경 에디슨이 처음으로 전구를 발명하여 실용화한 이후였으며 이렇게 실용화된 전기의 활용은 초기에 매우 작은 규모의 직류로 공급과 소비가 이루어졌다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.29 no.1
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• pp.75-84
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• 2020

This study investigates a simple, yet effective and affordable, manufacturing method to increase the electrical efficiency by triboelectric generator (TEG) applying 3D printers. In this study, we propose the newly manufacturing method for producing a macroscale surface patterning. Overall experiments were conducted in designed test-bed chamber system which can control the magnitude and frequency of the frictional force and the relative humidity. Furthermore, we can demonstrate the voltage enhancement of macroscale surface patterns about 1.6-fold. The peak voltage producing by TEG was as high as 18 V. In comparison with conventional process that employ micro- and nanoscale patterns, the proposed process by 3D printer is faster and more suitable for mass production.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.40 no.1
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• pp.179-187
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• 2023

Nanogenerators containing biomaterials are eco-friendly electronic devices in terms of being a non-polluting energy source and biodegradable electronic waste. In particular, the amount of waste will be also reduced if the biomaterial can be extracted from biowaste. In this study, a triboelectric nanogenerator was fabricated using animal collagen present in the skin of a mammal and its characteristion was proformed. The electro-anodic layer of the triboelectric nanogenerator was constructed by forming a collagen film using the spin coating method, and it was confirmed that the film was porous from scanning electron microscopy. The fabricated triboelectric nanogenerator exhibited an open-circuit voltage from 7 V at 3 Hz to 15 V at 5 Hz due to periodic mechanical movement, and a short-circuit current of 3.8 uA at 5 Hz. In conclusion, collagen-containing triboelectric nanogenerators can be power source for low-power operating devices such as sensors and are also expected to be useful for reducing electronic waste.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1233-1234
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• 2015

본 연구에서는 유전 물질인 Polydimethylsiloxane(PDMS)의 두께에 따른 마찰전기 에너지 수확소자의 출력 전압을 실험적으로 확인하였다. 동작 범위 5 mm, 주파수 5 Hz를 기준으로 접촉-분리 방식으로 소자를 측정하였으며 PDMS 두께가 $440{\mu}m$일 때 peak-to-peak 전압이 131.5 V가 측정되었다. 이는 측정 두께 중 가장 얇은 두께인 $115{\mu}m$의 출력 값인 8.47 V와 비교하여 약 15배 증가한 수치이다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.32 no.3
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• pp.8-17
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• 2019