• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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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.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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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.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제40권4호
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• pp.913-923
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• 2023

본 연구에서는 공기중에서도 안정적이며 상대적으로 전기음성도가 큰 테플론계열의 고분자와 그래핀플라워를 이용하여 마찰전기 나노발전기를 제작하였다. 상기 복합고분자는 회전도포방법을 이용하여 나노발전기의 전기적 음성층의 제작에 이용되었다. 전기적 양성층을 위하여 졸-겔 방법을 이용하여 산화아연막을 제작하였다. 제작된 마찰전기 나노발전기는 약 44 ㎼의 최대전력을 생산하였다. 결론적으로, 마찰전기 나노발전기의 모든 활성층은 회전도포방법을 이용하였으므로 대면적으로 확장가능하다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제40권1호
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• pp.179-187
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• 2023

바이오물질을 포함하는 나노발전기는 무공해 에너지원이며 생분해성 전자폐기물이라는 점에서 친환경적인 전자소자이다. 특히 바이오 물질이 바이오폐기물로부터 추출될 수 있다면 바이오폐기물의 양도 줄어들 것이다. 본 연구에서는 포유동물의 피부에 존재하는 동물성 콜라겐을 이용하여 마찰전기 나노발전기를 제작하였고 그 특성평가를 진행하였다. 마찰전기 나노발전기의 전기적 양극층은 회전 도포방법을 이용하여 콜라겐 막을 형성하여 구성하였으며, 주사전자현미경으로 막이 다공성임을 확인하였다. 제작한 마찰전기 나노발전기는 주기적인 기계적 운동에 의해 3 Hz에서 7 V부터 5 Hz에서 15 V의 개방전압과 5 Hz에서 3.8 ㎂의 단락전류를 보였다. 결론적으로, 콜라겐 함유 마찰전기 나노발전기는 센서와 같은 저전력 구동 장치의 전원이 될 수 있으며 전자 폐기물 감소에도 유용할 것으로 기대된다.

• 에너지공학
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• 제29권1호
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• pp.75-84
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• 2020

본 연구에서는 간단하면서, 효과적이고, 지속가능성이 높은 3차원 프린터를 활용한 마찰 전기 발전기 제작 방식을 소개하고자 합니다. 본 연구는 매크로 사이즈의 표면 패턴을 생성하는 방식으로써, 새롭게 소개되는 마찰전기 발전기 제작 방식입니다. 모든 실험은 특별히 제작된 test-bed에서 수행되었으며, test-bed는 마찰을 일으키는 무게와 빈도수, 상대 습도 등을 조정할 수 있는 실험 환경입니다. 추가적으로, 본 연구를 통하여 본연구진은 어떠한 공정을 거치지 않은 마찰전기 발전기에 비해 공정을 거친 마찰전기 발전기가 1.6배가량 전압의 성능이 향상된 것을 확인하였습니다. 기존의 마이크로 그리고 나노 사이즈의 패턴들과 비교하여 3차원 프린터를 활용한 본 연구의 방식은 제작이 훨씬 빠르고, 용이하며, 대량 생산에 적합한 방법이 될 수 있습니다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.922-923
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• 2015

풍력발전기는 2000년대 초반에 발전기 회전자 직경이 80m에 이르는 2MW급 풍력발전기들이 여러 회사에서 개발되면서 경제성 및 신뢰성도 향상되어 비약적인 발전을 이루게 되었다. 풍력발전시장의 신규발주와 설치장소가 한계점에 이르게 됨으로써 경제성이 뛰어난 대형 풍력발전기의 필요성이 대두되고 있다. 이와 같이 풍력발전기의 대형화 추세는 대형화를 통해 에너지 효율의 증대뿐만 아니라 단위 용량 당 건설비 및 설비비 절감이 가능하기 때문에 풍력발전기 대형화를 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 풍력발전기에 사용되는 기계적 기어박스는 윤활유 주입 및 보수 점검의 문제점이나 소음, 진동, 마찰에 의한 열 발생 등의 문제점들을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기계적 기어박스를 마그네틱 기어를 이용하여 구성하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 마그네틱 기어를 이용하여 10MW급 풍력발전기의 기어박스를 설계하고 그 가능성을 검토하고자 한다.

• 전기의세계
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• 제25권2호
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• pp.55-57
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• 1976

자동차에서 발전기는 engine의 기계적 energy를 전기 energy로 변환시켜 engine의 발동, light, radio및 여러가지 계기등에 전류를 공급하며 잉여전력을 축전지에 저장한다. 이러한 자동차용 발전기는 1900년 중반기까지 직류발전기를 사용하였으나 1960년 초기부터 반도체개발과 더불어 저속출력특성이 우수한 교류발전기와 정류기를 병용하였다. 그러나 1960년 하반기부터는 자동차의 고속화, 차내의 라디오, TV시설, 각종 전자제어장치등의 급속한 발달로 보다 안정도가 높은 전원의 공급이 필요하게 되었다. 또한 자동차사용이 일반화됨에 따라 최소의 유지보수를 요하는 발전기를 추구하게 되었다. 이에 따라 미국, 영국, 불란서 등 선진공업국에서는 브러시가 필요없는 발전기의 개발을 서두르게 되었으며 여러가지 형태의 Brushless generator를 개발하여 현재 사용하고 있다. 종래의 발전기에서 Brush와 slip-ring, 즉 금속의 회전마찰접촉을 통하여 계자권선에 전류가 공급됨으로 이에 따른 성능저하, 접촉부분에서 발생하는 arc로 인한 폭발위험 및 전자장치에 주는 방해, Brush 마모로 인한 유지보수등의 단점을 주고 있다.

• 한국진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.198-203
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• 2013

에너지 수확은 우리주변에 존재하는 버려지는 에너지를 유용한 전기에너지로 변환하는 기술이다. 마찰전기 소자는 접촉을 통한 정전기를 유도하는 원리로 동력학적 에너지를 전기에너지로 전환하는 소자이다. 본 연구에서는 소프트 식각 기술을 활용하여 제작 단계를 최소화한 마찰전기 에너지 수확소자를 개발하고, 그 전기적 특성을 측정하였다. 마찰전기를 통한 발전은 마이크로패턴을 통해 마이크로 거칠기를 가진 알루미늄 층과 PDMS 층 사이에서 발생한다. 이때 PDMS 층의 마이크로 패턴은 마스크리스 식각을 통해 만들어진 알루미늄 층의 마이크로 패턴을 소프트 식각법으로 바로 본뜨는 방식으로 제작되었다. 본 소자는 2 V와 20 nA의 발전 성능을 나타낸다.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.307-313
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• 2019

Triboelectric nanogenerators (TENGs)는 정전기 기반의 마찰 전기 발전기로써 간단한 구조로 저비용, 대면적으로 손쉽게 활용할 수 있는 기술이다. 본 연구에선 생활 용품을 활용하여 화학적 결합 및 SEM image로써 분석을 하고 C-C/C-H/C-O/C=O bonding에 따라 bonding 조성비에 따라 C-C bonding의 비율이 클수록 음전하, C-H bonding 비율이 클수록 양전하 대전체가 되는 것을 확인하였다. 그러한 특성을 가지고 최적 생활용품을 활용하여 정전 출력 실험을 했을 때 최대 210 V, 14.6 ㎂, 9.83 mW의 출력을 얻었다. 최종적으로, 랩과 마그네틱 노트를 이용해 97개의 Light Emitting Diodes (LEDs)를 점등할 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.160-164
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• 2014

Recently, there has been an active study about friction force of moving parts for automotive. This study is development and evaluation of oil pockets for journal bearing and tappet valve for range extended electric vehicle. Specially, oil pockets are effect on friction force depend on pitch, size, depth. In this study, fine oil pocket was formed using by etched texturing on the journal bearing and tappet valve. And oil pocket analyzed by SEM and friction force test was carried out by tensile tester. Finally, in this study, it was suggested by round and plane part which journal besring and tappet valve.