• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권11호
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• pp.1691-1696
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• 2013

본 논문에서는 순환형 하이브리드 초소형 에너지 수확장치 장치에서 존재하는 거동해석을 수행한다. 이 거동해석은 더 많은 에너지를 생산하기 위해서 비선형 시스템이 요구되므로 비선형 시스템의 존재 유무를 확인하는 것이다. 이를 위해 먼저 타켄스의 매립법을 통한 위상 공간을 재구성한다. 또한 위상 공간을 이용하여 포엔카래 맵을 구성하고 리아프노프 지수를 구하여 분석한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.983-989
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• 2013

본 연구에서 제안한 압전 진동 에너지 수확 장치는 기존 외팔보의 직사각형 면이 대각선을 따라 분할되어 2 개의 에너지 수확 단위로 구성되어 있다. 부 구조물은 주 구조물이 진동 에너지 원에 부착되는 방향과 반대 방향으로 주 구조물의 끝단에 부착되어 있으며, 각 에너지 수확 단위는 폐회로 상태의 고유 진동수가 일치하도록 설계되었다. 동일한 고유 진동수를 갖는 2 개의 구조물이 연결될 때 관찰되는 일반적인 현상과 달리, 제안된 구조에서는 고유 진동수 분리가 작으며, 1 차 및 2 차 모드의 순서가 바뀌어 나타난다. 이로 인해 출력 전력 역시 특정 주파수 근처에서 집중 생성된다. 상용 유한 요소 해석 소프트웨어를 사용하여 제안된 진동 에너지 수확 장치의 최대 생성 전력이 동일한 설치 영역 및 끝단 질량을 갖는 기존 외팔보 형태의 장치에 비해 실질적으로 향상됨을 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권5호
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• pp.499-505
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• 2015

압전 진동 에너지 수확 장치의 설계 및 성능 평가 시 에너지 변환 효율을 고려하는 것은 매우 당연하다. 본 연구에서 고려하는 에너지 변환 효율은 부하 저항이 부착된 압전 진동 에너지 수확 장치에 입력되는 가진 진동 파워 대비 전기 출력 값으로 정의된다. 기존의 연구에서는 근사적으로 임피던스 정합된 부하 저항에서의 전기 출력을 고려한 반면, 본 연구에서는 최적의 임피던스 정합 값을 사용하여 새롭게 에너지 변환 효율 식을 유도하였다. 유도된 식의 타당성을 검증하기 위해 3 개의 서로 다른 전기-역학 연성 계수 값을 갖는 진동 에너지 수확 장치에 대한 유한 요소 해석 결과를 이용하였다. 또한, 부하 저항의 임피던스 정합 방법의 차이에 따른 에너지 변환 및 변환 효율 특성을 살펴보았다.

• 기계저널
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• 제55권4호
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• pp.35-38
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• 2015

이 글에서는 마이크로 에너지 하베스팅(micro energy harvesting)에 사용되는 지능재료 (smart material)의 작동 원리에 대해 소개하고, 이를 이용한 진동에너지 수확장치에 대해 기술하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권4A호
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• pp.287-293
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• 2011

본 연구에서는 교량의 진동을 이용한 압전 외팔보 에너지 수확장치의 적용성을 연구하였다. 이를 위하여 압전 소자의 구성방정식과 외팔보의 진동방정식을 결합하여 외팔보의 단일 모드에 대한 연성 방정식을 행렬 형태로 구성하였다. 그리고 에너지 수확장치의 가진기 실험을 통하여 해석 모델의 타당성을 검증하였다. KTX, 새마을, 무궁화 열차가 주행할 때 측정된 교량 가속도를 바탕으로 수치해석을 통하여 산정한 에너지 수확장치의 최대 전력은 각각 28.5 mW, 0.65 mW, 0.51 mW로 나타났다. 이를 볼 때 철도와 같은 이동하중에 의한 교량의 진동은 가진 진동수와 가속도가 낮고 지속시간이 짧아서 에너지 공급원으로서 효율성이 떨어지는 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.637-644
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• 2010

진동 에너지 기반의 압전 에너지 수확 장치는 외부 가진력의 주파수가 장치의 고유 진동수 (또는 공진 주파수)와 일치하는 경우 최대 전력을 발생시키지만, 이를 벗어난 주파수 대역에서는 전력 발생량이 급격히 감소한다. 그런데, 에너지 수확 장치의 고유 진동수는 시간이 지남에 따라 변할 수 있으며, 가진 주파수 역시 어떤 일정한 값에 항상 고정되어 있는 경우는 드물다. 따라서, 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 일정한 공진 대역폭을 갖는 압전 에너지 수확 모듈을 제안하였고 해석 및 실험을 통하여 전기 출력에 대한 주파수 대역특성을 파악하였다. 또한, 제안된 모듈을 구성하는 개별 에너지 수확 단위간의 전기적 연결 방법에 따라서 전기출력이 최대화되는 공진 주파수가 조절될 수 있음을 보였다.

• Composites Research
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• 제34권6호
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• pp.357-372
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• 2021

에너지 수확장치는 석유자원의 고갈로 인한 자원난을 해결할 수 있는 대안으로 유망하다고 알려져 있다. 기계적 움직임을 전기 에너지로 전환할 수 있는 압전 소자들의 한계(환경오염 및 낮은 기계적 특성)를 극복하기 위하여, 고분자 기지재 기반 복합재료 압전 에너지 수확장치에 대한 많은 연구들이 수행되었다. 본 논문에서는 사용된 재료 및 공정에 기초하여, 보고된 압전 복합재료의 출력 성능 및 관련된 응용 분야를 검토하였다. 압전 필러는 티탄산 지르콘산 연 및 티탄산바륨 기반의 세라믹 필러뿐만 아니라, 친환경, 생체적합성 및 유연성 측면에서 유리한 산화아연을 검토하였다. 기지재는 폴리비닐리덴플로오라이드 및 공중합체로 구성된 압전 고분자 및 에폭시 및 폴리디메틸실록산 기반의 유연한 고분자로 분류하여 복합재료의 압전 시너지 및 높은 외력 적용에 의한 압전 출력 향상을 논의하였다. 또한, 금속 혹은 탄소 소재 기반 2차 필러의 적용에 의한 복합재료의 전도성 혹은 기계적 특성의 향상이 압전 수확장치의 출력 성능에 미치는 영향을 복합재료의 구조 측면에서 검토하였다. 향상된 성능으로 소형 전자기기, 스마트 센서, 의학 분야 등에 응용 가능한 복합재료 기반 압전 수확장치는 미래의 일상에서 접할 수 있는 무선 전자 장치의 전원으로써 잠재적인 통찰을 제공할 수 있다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.456-457
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• 2009

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.519-520
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• 2010

• 한국산업정보학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.29-36
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• 2022

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.