• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.210-210
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• 2010

에너지 하베스트 기술은 자연의 빛에너지, 휴대용 기기 탑재/부착장치의 미세 진동에너지, 걷거나 뛰는 인간의 신체활동으로 인한 소산에너지 등을 흡수하여 전기에너지로 변환, 전자기기의 전력으로 사용하는 재생형 에너지원이다. 본 논문에서는 그 중 주변 환경에서 에너지를 끌어 쓸 수 있는 기술 중 압전 효과 방식을 이용한 진동 형태의 에너지 하베스트 기술을 활용하여 설계하고 FEM simulation을 통해 분석해보았다. 압전 물질로는 PZT를 사용하고 메탈기반의 캔틸레버로는 구리를 사용하여 크기를 길이, 넓이, 폭 각각 $6{\times}4{\times}0.025mm^3$으로 모델링하여 444Hz의 공진주파수에서 응력이 $2.68e^{+5}Pa$ 발생하는 결과를 얻었다. 그 결과 $d_{33}$ 모드의 전극형태에서 전압을 2.56V 얻을 수 있음을 추론할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.606-606
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• 2013

ZnO nanowire를 기반으로 하는 nanogenerator는 미세한 움직임을 전기 에너지로 변환 시키는 압전 에너지 하베스팅 기술로 기존 에너지 하베스터와 비교하여 사용환경의 제약이 적고, 소형화가 가능한 장점으로 주목을 받고 있다. 특히 혈류, 심장박동, 호흡 등 인체 활동 에너지를 이용한 발전 소자 등의 활용이 가능하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 최근 발표된 film like generator나 lateral 구조의 nanogenerator는 nanowire의 구조 취약성으로 인해 내구성이 좋지 못한 단점이 있다. 본 연구에서는 nanogenerator의 내구성을 향상시키기 위해 capping layer로 실리콘 계 유무기 하이브리드를 적용하고자 하였다. 또한 상부 전극을 CNT-Ag소재로 대체하여 유연기판에 대응코자 하였다. 코팅 물질 및 코팅 방법을 최적화하고, 내구성 테스트를 실시하였고, 소자의 발전 특성은 PVDF generator와 비교분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.283.1-283.1
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• 2013

ZnO nanowire를 기반으로 하는 nanogenerator는 미세한 움직임을 전기 에너지로 변환 시키는 압전 에너지 하베스팅 기술로 기존 에너지 하베스터와 비교하여 사용환경의 제약이 적고, 소형화가 가능한 장점으로 주목을 받고 있다. 특히 혈류, 심장박동, 호흡 등 인체 활동 에너지를 이용한 발전 소자 등의 활용이 가능하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 최근 발표된 film like Vertical 구조의 nanogenerator는 nanowire의 구조 취약성으로 인해 내구성이 좋지 못한 단점이 있다. 또한 ZnO nanowire의 내부 O2 결함 및 표면 OH-기의 흡착에 의한 특성 저하가 나타난다. 본 연구에서는 nanogenerator의 내구성을 향상시키기 위해 capping layer로 실리콘 계 유무기 하이브리드를 적용하여 코팅 물질 및 코팅 방법을 최적화 하였으며 상부 전극을 CNT-Ag nanowire 소재로 대체하여 유연기판에 대응코자 하였다. 또한 APP(Atmosphere Pressure Plasma)와 ICP(Inductively Coupled Plasma)장비를 사용하여 ZnO nanowire를 표면처리하였고, 각각의 플라즈마 표면처리의 영향에 대해 조사하였다. XPS를 통하여 OH-기의 제거 유무를 확인하였으며, 소자의 발전 특성의 향상을 확인 하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.238-238
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• 2010

This paper describes the design and analysis of vibration driven energy harvester for low frequency. The maximum output powers at load were $124.2{\sim}132.2\;{\mu}W$ with magnets during 3 mm input displacement at 6 Hz resonant frequency of system.

• 감성과학
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• 제24권2호
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• pp.25-38
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• 2021

본 연구의 목적은 형광직물과 재귀반사 소재만으로 제작, 보급되고 있는 현 안전의복에, 광섬유 적용으로 시인성을 높여 야간이나 기상악화 시 안전사고로부터 작업자나 보행자를 보호하는데 있다. 이를 위하여 LED를 촉매로 한 광섬유와, 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 설계·제작한 안전조끼를 개발하였다. 안전조끼는 필름에 일체화된 자동 점멸 광섬유에 의해 빛을 방출하도록 설계되었고 이 조끼를 착용한 작업자의 움직임으로, 버려지는 에너지를 수확하여 광섬유의 발광을 더 지속적으로 구동시키기 위해 에너지 하베스터를 제작하여 부착하였다. 그 결과, 첫째로 조끼 착용자의 신체는 광섬유(optical fiber)와 재귀반사 테이프를 통해 멀리서 인식 가능하도록 시인성이 높아져 사고예방에 도움이 된다. 즉 야간에 실시하는 도로변이나 고지대에서의 작업, 구조대원의 활동, 스포츠 활동 시 사고를 예방하거나, 비상상황이 발생할 경우 광섬유 발광을 변화시키는 신호로 사고 지점을 빨리 발견할 수 있어 인명구조에도 도움이 될 것이다. 둘째, 생활 속 버려지는 에너지를 활용하기 위하여 압전소자 발전 시스템을 개발하여 압전 에너지 하베스팅 장치를 탑재한 결과, 배터리부의 유효 충전량을 활성화하고 보조 충전을 함으로써 에너지를 소량일지라도 효율적으로 생산할 수 있었다. 동시에 안전조끼에 내장하여 제작함으로써 탈착이 용이하도록 하여 활용도를 높였다. 기존 안전 조끼의 경우 야간에 주변 조명이 없을 때는 조끼를 착용한 사람을 인식하는 것이 거의 불가능하지만, 본 연구에서는 안전조끼의 빛 신호로 주변 조명이 없을 때에도 100m 이내에서 착용자를 식별할 수 있었다. 또한 광섬유적용 안전조끼는 측면에서의 시인성 향상뿐만 아니라 가볍고 (물)세탁이 가능하여 실용적 측면에서 현존하는 LED적용 안전의류보다 우수하다. 그러므로 본 연구에서 개발한, 광섬유와 에너지 하베스터를 장착한 안전조끼는 실용도가 높고 안전사고 발생 예방과 감소, 나아가 인명구조에 이바지할 것으로 추정된다.

• 토지주택연구
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• 제7권4호
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• pp.307-314
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• 2016

이 연구는 평소에 주변에 상존하지만 버려지는 미활용 에너지를 수확하여 전기로 생산하는 에너지하베스팅에 관한 것이다. 이 연구에서는 다양한 에너지원들 중에서 도로나 주차장을 주행하는 차량의 진동과 압력을 동시에 활용하는 하이브리드 방식의 에너지 하베스터를 개발하였다. 1단계 연구에서는 프로토타입 에너지하베스터, 이를 개선된 하이브리드 모듈, 그리고 하이브리드 모듈의 성능을 개선한 최종 모듈을 개발하였으며, 그 결과는 이전 논문으로 발표하였다. 본 논문은 최종 개발된 하이브리드 모듈을 실제 주차장에 설치하여 차량의 주행에 따른 압력과 진동, 그리고 차량주행 속도에 따른 발전성능을 측정하고 앞서 발표된 실험실 조건에서의 측정결과와 비교하였다. 선행연구에서 수행한 실험실 조건에서의 에너지블록의 최대전력은 1회 가진시 1.066W, 5회연속 가진시 1.830W로 측정되었다. 반면에 이 연구에서 실시한 실제 주차장 주행차량 속도별 측정결과는 5km/h 주행시 평균 0.310W, 10km/h에서 0.670W, 20km/h에서 1.250W, 30km/h에서 2.1600W로 측정되었다. 즉, 차량의 주행속도가 높을수록 발전성능은 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 실험실조건에 대비해서 주행속도 20km/h까지는 발전성능이 떨어지며, 실험실 조건의 1회 가진시 대비해서는 20km/h이상, 그리고 5회연속가진에 대비해서는 30km/h 이상일 때 발전성능이 높은 것으로 측정되었다. 이는 실험실과 실제차량이라는 재하조건의 차이로 사료된다. 따라서 향후 도로용 에너지블록의 적용은 주차장 조건보다는 주행도로용으로 활용하는 것이 효과적일 것으로 사료된다.

• 토지주택연구
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• 제5권2호
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• pp.99-106
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• 2014

이 연구에서는 주택과 도시 시설물에 적용이 가능하고, 시설물의 수요특성에 적합한 맞춤형 하이브리드형 에너지블록을 압전과 전자기 유도방식을 동시에 활용하여 개발하고자 하였다. 이를 위하여 에너지하베스팅 블록의 종류별 특성과 요구조건을 분석하고 그에 따른 에너지블록의 개선방향 및 적용방안을 도출하였다. 이러한 방안에 따라 선행연구에서 개발된 프로토타입 에너지블록의 특성 및 성능과 이 연구에서 개발된 하이브리드 에너지블록과의 성능을 비교분석 하였다. 비교결과, 하이브리드 에너지 블록이 기존 프로토타입에 비하여 1회 가진 시 12.7배, 그리고 5회 연속가진 시 28.9배의 출력을 나타냈다. 이는 연구목적인 W급의 전기에너지 생산목적에 부합되는 것으로, 주택 및 도시시설물에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1093-1100
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• 2018

웨어러블 기기에서 반도체의 소형화 및 저전력 기술이 빠르게 진행됨에 따라 다양한 초소형 형태의 응용서비스를 제공할 수 있게 되었다. 최근에는 태양열, 피에조, 마찰 등 다양한 에너지 하베스터를 이용해 저전력 반도체는 매우 낮은 전원으로도 동작할 수 있게 되었다. 웨어러블 상황에서의 대부분에 에너지 하베스팅은 비연속적(non-linear)으로 발전된다. 이에 따라 본 연구에서는, 3Hz의 낮은 주파수기반 디바이스 플랫폼을 제작하여 실험적으로 평가하였다. 본 연구는 비연속적 발전 환경을 고려해, 2단계의 저장환경과 사용된 에너지 발전소자의 맞춘 에너지 고효율 변환 플랫폼 설계하였다. 또한, 비연속적 에너지 수집 환경에서 안정적인 에너지를 저장 유지를 통해 약 4.67mW/min 발전하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권8호
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• pp.648-653
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• 2014

플라이 휠, 구동형 안테나, 기계식 자이로, 냉각기 등과 같이 기계적 구동부를 갖는 탑재장비는 궤도 운용 시 미소진동을 발생한다. 고해상도 관측위성의 영상품질 향상을 위해서는 주로 진동발생원으로부터의 미소진동이 주요 임무장비에 전달되지 않도록 진동절연기의 적용 등 추가적인 기술적 노력들이 요구된다. 본 연구에서는 항상 차폐의 대상으로 여겨진 미소진동에 주목하여 이로부터 전기에너지 재생이 가능하고 동시에 진동절연이 가능한 복합 시스템 구현을 위해 동 흡진기 형 전자기 하베스터와 결합된 수동형 진동절연 시스템을 제안하였으며, 수치해석을 통해 복합 시스템의 유효성을 입증하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제32권5호
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• pp.483-490
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• 2015

This paper presents a proof-of-concept of a wheel-based magnetostrictive energy harvester (EH), which is a vibration-based EH. Coil-wound Galfenol cantilevers with two permanent magnets (PMs) act EH, while rotating wheels provide a forced vibration to EH. Four different cantilevers are designed and simulated for various end deflection. As expected from the simulation, the cantilever end deflection with triple cavity is the most. Three experiments are conducted to characterize the EH: the first with a magnetostrictive actuator, the second with a motor-driven wheel, and the third with the dummy weights. From the first experiment, the power reaches about 50 mV due to the relatively small displacement of the magnetostrictive actuator. From the second experiment, the power reaches about 120 mW. The power from the Galfenol cantilever is estimated to be about 60% of the total power from the wheel-based magnetostrictive EH.