This paper is concerned with the development of piezoelectric energy harvesting device. Literature survey was carried out to investigate the state-of-art technology regarding piezoelectric energy harvesting method. It shows that the piezoelectric energy harvesting system has been researched as the needs for the auxiliary power system grow for ubiquitous sensor node. In this study, the piezoelectric energy harvesting system was constructed and the corresponding electric circuit was also built to investigate the power characteristics. Experimental results show that it can charge the small battery with ambient vibrations but still needs an effective mechanism to collect ambient energies.
최근 유가상승과 석유, 천연가스의 가채 매장량의 한계등과 함께 온실가스에 의한 지구온난화 방지를 위하여 미국, 유럽국가 및 캐나다 등에서는 바이오매스를 이용한 에너지 회수 기술개발에 많은 관심과 연구를 수행하고 있다. 바이오 매스는 에너지 밀도 대비 존재하는 지역이 광범위하여 발생, 수집, 수송에 따른 비용이 많이 소요되는 특성이 있어 산지에서 직접처리하거나 수집하여 대규모처리등과 같이 여러 가지 현장상황에 따라 적정한 플랜트 운용의 유연성을 갖추고 있어야 한다. 일반적으로 바이오매스로부터 중소형으로 분산형 발전이나 수소제조를 위해서는 직접 연소법 보다는 가스화 방식을 이용하고 있는데, 연소에 의해 열을 생산하여 전기를 생산하는 방식은 스팀터빈을 이용하는 것이며, 스팀터빈은 소형 운용이 어렵기 때문이다. 본 연구에서는 폐목재로부터 합성가스제조를 위하여 5톤/일 규모 가스화기를 제작하였으며, 타르 및 수트와 같은 미반응 물질을 제거할 수 있는 집진, 세정장치를 설계 및 제작하였다. 또한 합성가스에 함유된 현열로부터 열회수를 위하여 열교환기를 설치하였으며, 정제된 합성가스를 이용하는 가스엔진을 통하여 열병합 발전시스템 연계운전을 수행하였다. 운전 실험을 폐목재 가스화 3톤/일 규모로 수행하였으며, 평균 1,500kcal/$Nm^3$의 발열량을 갖는 합성가스를 생성시킬 수 있었다. 사이클론, 스크러버 및 기수분리 장치를 이용하여 정제된 합성가스는 합성가스 엔진을 통하여 72kW 이상의 전력생산이 가능하였다. 열교환기를 통하여 평균 15,000kcal/h의 배열 회수가 가능하였으며, 바이오매스 가스화 합성가스를 이용한 열병합 발전이 가능함을 입증하였다.
기존의 IoT 센서 노드는 배터리로부터 에너지를 공급받아 동작하는데, 넓게 분포되어 다양한 정보를 수집해야 하는 센서 노드의 특성상, 주기적으로 배터리를 새로 교체해야 하는 단점이 존재한다. 이 단점을 극복하기 위해 에너지 하베스팅 시스템을 통해 태양광이나 고온 증기 등으로부터 에너지를 수확할 수 있다. 하지만, 기존의 에너지 하베스팅 시스템은 공급전력이 상당히 제한적이기 때문에 통신과 같이 순간적으로 높은 전력을 요구하는 어플리케이션을 활용하기가 어렵다. 이 논문에서 우리가 제안하는 고출력 에너지 하베스팅 시스템은 기존 에너지 하베스팅의 단점을 보완한 Switch Control Unit을 설계하여 수확된 에너지양과 어플리케이션 동작 모드에 따라 수확된 에너지를 에너지 저장장치에 저장하거나 수확 및 저장된 에너지를 순간적으로 모두 어플리케이션에서 사용할 수 있도록 구상하였다. 제안한 시스템을 검증하기 위해 태양광을 기반으로 한 에너지 하베스팅 시스템을 구현하였으며 각각의 동작 모드에 따라 어플리케이션에 공급하는 전력량과 에너지 저장장치의 용량에 따른 최대 공급 시간을 확인하였다.
친환경 에너지가 이슈가 되면서 버려지는 에너지를 유용하게 사용하는 에너지 수확기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히 밀도가 낮은 에너지를 수집하여 저장하는 장치에 대한 연구가 활발하다. 하지만 대부분의 전원관리 회로가 수동적인 회로로 이루어져 있어 여러 상황에 대처하기에는 부족함이 있다. 본 논문은 저전력 마이크로프로세서를 이용하여 계속적으로 배터리 대용의 대용량 캐패시터의 전압을 점검, 관리하는 시스템을 제안하고자 한다. 이를 통하여 변화하는 환경에 맞추어 캐패시터의 전압 수준을 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 예상한다.
최근 들어, 저탄소 녹색성장에 대한 관심이 높아지면서, 전력 시스템과 IT 기술의 융합이 주목받고 있다. 이에 각국 정부에서는 스마트 그리드 사업을 추진하고 있으며, 관련 연구도 활발히 진행되고 있다. 스마트 그리드는 기존의 전력시스템과 IT 기술을 융합한 차세대 지능형 전력시스템으로, 모든 전자 기기들을 네트워크에 연결하고 실시간으로 에너지 사용량을 수집하여 사용자 및 에너지공급업체에 제공한다. 이를 통해 사용자는 에너지 소비를 줄일 수 있으며, 공급업체는 에너지 공급 효율성을 극대화할 수 있다. 이러한 서비스를 제공하기 위해서는 전력을 사용하는 각 사업장 및 가정에 스마트미터라는 장치를 설치해야만 한다. 하지만 스마트미터는 일반적으로 건물 외부에 설치되기 때문에 물리적으로 많은 공격 위협에 노출되어 있다. 따라서 플랫폼 무결성 보장, 신뢰할 수 있는 데이터 암호화 안전한 키 저장 등을 위해 최근 스마트미터에 TPM을 도입하고자 하는 연구가 이루어지고 있다. 이에 본 논문에서는 TPM 지술 및 개발 현황을 살펴보고, TPM과 관련된 평가인증 제도를 비교 분석하고자 한다.
도심지 유통물류시설 실증사이트에 ESS기반 융복합 제품 적용 및 관련 시스템 구축을 통하여 유통물류시설에서의 ESS 설치 공간적 제약 극복, 실증을 통한 안정성과 성능 검증, 제품 적용과 데이터 수집 분석을 통한 효율적 운영 방안 마련 등과 제품 적용에 따른 피크 제어 및 비상발전기 가동 전 대체 등을 설계함으로써 ESS의 유통물류 시설 보급 확대 기반을 마련하였다.
마이크로그리드(MG:Microgrid)의 에너지 관리 시스템(EMS:Energy Management System)은 마이크로그리드 내 기기로부터 데이터를 수집, 분석하여 운영자를 비롯하여 사용자 및 타 시스템에 정보를 제공한다. 이 과정에서 유무선 통신망을 통하여 안전하게 정보를 제공하기 위한 방법이 필요하다. 본 논문에서는 마이크로그리드 내의 장치로부터 데이터를 수집하는 RTU(Remote Terminal Unit)와 EMS간의 데이터 전송 과정에서 발생 가능한 데이터의 노출 및 변조로부터 안전한 시스템을 개발하기 위하여 암/복호화, 키 관리 및 키 분배, 메시지 인증 기능을 제공하는 모듈을 설계, 구현하였다. RTU에 대해 하나의 VD(Virtual Device)를 연결하여 통신함으로써 RTU에 대한 연결 관리 및 키 관리의 효율성을 증대할 수 있다.
분 수집 방법에 따른 건물, 단백질, 지질, 에너지, 탄수화물 및 아미노산의 소화율을 어체 크기별로 측정하기 위해 산화크롬 $(Cr_{2}O_{3})$을 지표물질로 사용하여 표준사료와 단백질 무 첨가 사료를 제조하였다. 조피볼락 성어(평균체중: 300g)와 치어 (평균체중: 30g)를 대상으로 위, 장, 항문을 각각 절개한 방법, 항문 부위를 눌러서 분을 짜내는 방법과 배설된 분을 분 수집 통으로 수집한 방법을 사용하여 각 방법별로 각각 3 반복으로 실험하였다. 건물, 단백질, 지질 및 에너지의 소화율은 분 수집 방법에 따라 유의한 차이 (P<0.0001)를 보인 반면 어체 크기에 대해서는 영향을 받지 않았다. 성어 및 치어 모두 위에서는 건물, 단백질, 지질 및 에너지가 전혀 소화 또는 흡수되지 않았고, 장, 항문 부위로 갈수록 유의하게 (P<0.01) 소화율이 높아지는 경향을 보였다. 성어에서 건물과 단백질의 소화율은 stripping한 것이 항문 부위에서 절개하여 채취한 분보다 유의하게 높은 값을 보인 반면 (P<0.01), 지질과 에너지의 소화율은 유의차가 없었다. 건물 소화율을 제외 한 단백질, 지질과 에너지의 소화율은 분 수집 장치에서 측정한 값이 항문 부위에서 stripping한 것보다 높았지만 유의한 차이는 없었다 (P>0.01). 분 수집 장치를 이용하여 측정된 표준사료의 소화율은 건물이 성어 $61\%$, 치어 $58\%$, 단백질이 성어 $94\%$, 치어 $93\%$, 지질이 성어 $96\%$, 치어 $94\%$, 에너지가 성어 $80\%$, 치어 $79\%$ 및 NFE (nitrogen-free extract)가 성어 $29\%$, 치어 $32\%$로 나타났다. 단백질 무 첨가 사료 (단백질 함량: $1.57\%$)를 먹인 실험어의 분에 단백질 함량이 성어는 $1.35\~1.41\%$, 치어는 $1.16\~1.33\%$ 함유되어 있어 사료의 단백질함량과 거의 비슷하거나 낮게 나타났다. 성어 및 치어 모두 아미노산 종류별로 소화율이 유의한 차이 (P<0.01)를 보였는데, 성어의 경우는 Met이 가장 낮았고, 다음으로 Cys과 Val이 낮은 값을 보였다. 그 외 아미노산의 소화율은 서로 유의한 차이없이 $93\%\~97\%$로 나타났다. 치어의 경우도 Met, Cys, His과 Val의 소화율이 다른 아미노산에 비해 낮은 값을 보였다. 본 실험의 결과로부터, 조피볼락의 외견상 소화율 측정은 stripping하거나 분 수집 통을 이용하는 것이 바람직할 것으로 생각된다.
본 연구에서는 자동차가 노면을 주행 시 발생되는 진동에너지를 수집하여 차량의 배터리를 자가 충전할 수 있는 현가장치에 적용 가능한 공진형 선형 발전시스템을 설계하였다. 논문에서 제안된 선형 발전기는 기존의 발전기들과는 달리, 비교적 작은 에너지 원천인 노면의 진동에 더욱 효과적으로 대응하기 위해 공진 현상을 최대한 활용하는 설계를 지향했으며, 한정된 공간인 차량 현가장치에서의 선형 발전기의 발전 효과 검증 및 향후 연구 진행의 가능성을 판단하기 위해 수치해석적 방법을 활용하여 시스템의 동적 해석을 위한 기본 입력 속도를 도출하고 시스템의 목표인 발전 기능에 대한 예측을 위해 전자기 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서 정상적인 발전 기능의 가능성을 확인한 공진형 선형 발전 시스템이 최근 자동차 산업의 큰 주축을 이루고 있는 하이브리드형 자동차 및 전기 자동차에 적용된다면, 각종 전장장치 및 배터리의 구동 및 성능유지에 도움을 줄 수 있을 것이다.
선박평형수 관리 협약에서 활성물질을 사용하는 선박평형수 처리장치는 IMO가 제정한 절차에 따라 IMO로부터 승인을 받아야하는 것으로 되어 있다. 협약에서 활성물질이란 유해 수중 생물과 병원균에 대하여 바이러스나 균류를 포함한 일반적인 또는 특정한 작용을 하는 물질 또는 생물을 말한다고 되어 있다. IMO 해양환경 보호위원회에서는 2008년 10월까지 13개의 선박평형수 처리장치에 기본승인을 부여하였고 4개의 처리장치에 최종승인을 부여하였다. 본 논문에서는 "활성물질을 사용하는 선박평형수 관리시스템의 승인을 위한 절차서(G9)"와 "GESAMP-BWWG의 정보 수집과 업무 수행을 위한 방법"에 근거하여 기본승인과 최종승인의 절차와 문서의 요소를 고찰하였고, IMO로부터 기본승인 또는 최종승인을 받은 처리장치의 승인 내용을 요약하였으며, 이로부터 몇 가지 문제점을 제기하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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