• NICE (News & Information for Chemical Engineers)
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• v.33 no.6
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• pp.693-702
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• 2015

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.122-122
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• 2018

1. 배경 최근 IoT 기술이 발전함에 따라 각종 전자기기에 들어가는 센서들이 점점 늘어나고 있다. 특히 사용자 중심의 기기들은 기술이 발전함에 따라 집적화가 이루어지면서, 하나의 기기에서 온도, 습도, 조도 등의 다양한 정보를 처리하고 있다. 이에 따라 더 많은 기능을 사용하기 위해, 소모 전력 또한 점차 증가하고 있다. 그러나 부피는 한정되어 있어, 기존 배터리만으로는 증가하는 소모 전력을 모두 보완하기 어렵다. 또한 대표적인 사용자 중심 기기인 스마트폰에서는, 가장 많은 전력을 소모하는 부분이 점점 커지고 있다. 이에 대한 대책으로 버려지는 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 바꿔주는 에너지 하베스팅 기술이 각광을 받고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 바람, 진동, 인체의 움직임 등의 기계적 에너지, 태양광, 실내등의 빛 에너지를 전기적인 에너지로 바꿔주는 기술을 말한다. 본 연구에서는 강유전체 고분자 내부에 양자점이 임베딩된 박막을 이용하여, 스마트폰에서 발생하는 빛 에너지와 손가락으로 디스플레이를 터치할 때 발생하는 기계적인 에너지를 모두 수확할 수 있는 새로운 소자를 제시하였다. 소자 내부에 있는 양자점은 빛 에너지를 산란 혹은 흡수하여 발광한 후, 고분자 내부의 전반사를 통해 양 옆에 있는 태양전지로 빛을 전달한다. 또한 컴포짓의 매트릭스를 이루고 있는 강유전체 폴리머인 P(VDF-TrFE)는 강유전 특성을 통해 마찰전기 에너지를 효율적으로 전기 에너지로 전환할 수 있다. 강유전체 특성에 의해 P(VDF-TrFE) 내부에 정렬된 Polarization은 퀀텀닷에 양자구속 스타크 효과(Quantum Confined Stark Effect)를 일으켜 더 긴 파장을 방출한다. 이렇게 바뀐 파장은 실리콘 태양전지에서 더 많이 흡수할 수 있는 영역으로 방출되어 태양전지 출력의 증가를 일으킨다. 마지막으로 실리콘 태양전지의 출력 증가를 보여줌으로써 이를 실험적으로 입증했다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.14 no.1
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• pp.225-234
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• 2019

By using the Triboelectric nanogenerators, known as TENG, we can take advantages of high conversion efficiency and continuous power output even with small vibrating energy sources. Nonlinear energy extraction techniques for Triboelectric vibration energy harvesting usually requires synchronized active electronic switches in most electronic interface circuits. This study presents a nonlinear energy harvesting with high energy conversion efficiency to harvest and save energies from human active motions. Moreover, the proposed design can harvest and store energy from sway motions around different directions on a horizontal plane efficiently. Finally, we conducted a comparative analysis of a multi-mode energy storage board developed by a silicon-based piezoelectricity and a transparent TENG cell. As a result, the experiment showed power generation of about 49.2mW/count from theses multi-fully harvesting source with provision of stable energy storages.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2015.10a
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• pp.412-415
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• 2015

This paper presents a MPPT(Maximum Power Point Tracking) control CMOS interface circuit for vibration energy harvesting. The proposed circuit consists of an AC-DC converter, MPPT Controller, DC-DC boost converter and PMU(Power Management Unit). The AC-DC converter rectifies the AC signals from vibration devices(PZT). MPPT controller is employed to harvest the maximum power from the PZT and increase efficiency of overall system. The DC-DC boost converter generates a boosted and regulated output at a predefined level and provides energy to load using PMU. A full-wave rectifier using active diodes is used as the AC-DC converter for high efficiency, and a schottky diode type DC-DC boost converter is used for a simple control circuitry. The proposed circuit has been designed in a 0.35um CMOS process. The chip area is $950um{\times}920um$.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2018.10a
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• pp.39-42
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• 2018

In this paper, a low-power MPPT interface circuit for vibration energy harvesting sources is presented. The designed circuit rectifies the harvested ac type energy to the dc type energy required to drive the system, and periodically samples and holds the open circuit voltage (Voc) through the MPPT controller, and transfers the harvested power to the load while maintaining the input voltage at 1/2 of the maximum available power point. All circuits have been designed using a 0.35-um CMOS technology, and the operation has been verified through simulation. Simulation results show that the designed circuit consumes 98nA of current at 3V input voltage and the maximum power efficiency is 99.21%. The designed chip occupies $1.281mm{\times}1.236mm$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.312-312
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• 2010

모터나 기계류와 같이 주변에서 발생하는 미활용 진동에너지를 전기에너지로 수확하기 위한 Piezoelectric Energy Harvester를 개발하고자 하였다. PZT-5H의 조성으로 후막세라믹 적층 구조 캔틸레버 타입의 압전시트를 통해 압전 에너지 하베스터를 제작하였다. 일반적으로 진동에너지를 수확하여 전기에너지로 변환시키는 압전 에너지 하베스팅 기술은 에너지 효율이 낮은 문제점을 가지고 있으므로 에너지 효율을 높이기 위한 방법으로 본 연구에서는 Unimorph 와 Bimorph 타입의 캔틸레버의 가로, 세로, 두께, 재료변수에 따라 발생하는 최적의 효율을 가지는 구조를 찾고자 하였다. 캔틸레버 각 변수에 따른 공진주파수 대역에서 발생하는 전압을 분석하여 50Hz의 공진주파수를 가지는 60*35*0.2mm의 캔틸레버를 설계하였다. 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과를 실험적으로 검증하기 위해 전력량을 측정한 결과, Bimorph는 Unimorph 타입에 비해 2배가량의 향상된 발전특성을 가지며 에너지 하베스터에서 초당 $76.2\;{\mu}W$의 전력량을 가지는 것을 확인하였고 시뮬레이션 결과와의 타당성을 확인하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.14 no.6
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• pp.488-495
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• 2009

This paper proposes a new AC/DC RPPB(Resonant Piezo-Powered Boost) converter for energy harvesting using a piezoelectric device which converts mechanical vibration energy to electrical energy. The AC/DC RPPB converter can operate with only the harvested energy without an additional power conversion circuit for switching circuit and transfer energy to a load of which the voltage is higher than piezoelectric voltage. With the review of published topologies of the converter for energy harvesting, the operation principle of the AC/DC RPPB converter, and the results of PSPICE simulation and experiment are presented to prove the feasibility of the new converter for the energy harvesting.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2014.10a
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• pp.561-564
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• 2014

In this paper a photovoltaic energy harvesting charger with battery management circuit is proposed. The proposed circuit harvests maximum power from a solar cell by employing MPPT(Maximum Power Point Tracking) control and charges an external capacitor battery with the harvested energy. The charging state of the battery is controlled according to the signals from the battery management circuit. The proposed circuit is designed in a 0.35um CMOS process technology and its functionality has been verified through extensive simulations. The maximum efficiency of the designed entire system is 84.8%, and the chip area including pads is $1350um{\times}1200um$.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2003.02a
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• pp.284-291
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• 2003

농산물은 수확된 후부터 계속해서 호흡, 증발, 대사작용을 계속한다. 이런 제반 활동에 기인된 품질손실을 수송과정에서 회복시킬 수는 없으며 단지 농산물은 자체내의 대사작용에 의해서만 에너지를 공급받아 품질을 유지해야 한다. 수확 직후부터 농산물은 세포의 부패로 인해 품질이 저하되기 시작하며 저장기간이 줄어들게 된다 결국 농산물은 수송하고 처리하는 동안의 온도변화, 수분감소, 가스발생 빈도, 물리적 손상, 위생상의 문제 등에 노출된다. (중략)

• Proceedings of the Korean Society for Bio-Environment Control Conference
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• 2003.04a
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• pp.135-139
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• 2003

식물생산공장은 작물의 생육에 적합하도록 환경을 최적화시킬 수 있기 때문에 최단기간에 작물을 생산할 수 있는 장점이 있다. 또한 지상부나 지하부 환경을 적절히 조절하거나 인위적인 품질제어기술을 이용하여 기존의 상품보다 품질이 월등히 높은 작물을 생산할 수 있는 여건과 설비가 조성될 수 있다. 이러한 식물공장 생산방식은 부가가치가 높은 화훼류나 분화류에 많이 적용되고 있지만, 생산기간이 길고 난방 등의 에너지가 상대적으로 많이 소요된다. (중략)