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.
스마트 센서 시스템에 압전 에너지 하베스터를 적용하기 위해서는 AC-DC 정류기를 비롯한 에너지 하베스트 인터페이스 회로가 필수적이다. 본 논문에서는 기본적인 회로인 Full Bridge Rectifier(: FBR) 회로와 동기식 압전 에너지 하베스트 인터페이스 회로의 성능을 보드레벨 시뮬레이션으로 비교하였다. 그 결과, 동기식 압전 에너지 하베스트 인터페이스 회로 중 하나인 Synchronous Electric Charge Extraction(: SECE) 회로가 FBR에 비해 출력 전력이 약 4 배 이상 더 컸고, 부하 변동에도 변화가 거의 없었다. 그리고, 출력 전압이 40V 이상인 압전 에너지 하베스터용 SECE 회로에 필수적인 고전압 비교기를 0.35 um BCD 공정으로 설계하였다. 설계한 고전압 비교기를 적용한 SECE 회로는 출력 전력이 FBR 회로 보다 427 % 향상됨을 검증하였다.
본 논문에서는 자기 에너지 하베스트를 이용하여 지하 공동구의 비상조명 LED를 구동하는 전력관리 회로를 설계하였다. 자기 에너지 하베스트는 하베스터 소자와 전력관리 회로로 구성되어 진다. 제안하는 회로는 정류기, 배터리 충전회로와 LED 구동회로로 만들어졌다. 평상시에는 만들어진 전력으로 배터리를 충전하고, 비상시에는 배터리에 충전된 에너지를 이용하여 LED를 구동한다. 측정 결과, 47 mF 커패시터를 충전하는 데 2분이 걸렸다. 이것은 약 3분 30초 동안 비상조명용 LED를 구동할 수 있는 전력량이다. 이를 통해, 본 논문에서 제안하는 자기 에너지 하베스트용 전력관리 회로를 이용하여 별도의 전원을 끌어오기 어려운 지하 공동구의 비상조명 LED 구동용 전원장치로 사용할 수 있는 것을 확인하였다.
본 연구는 동적형 빙축열시스템에 있어서 증발판이 축열조 상부에 설치되어 생성된 얼음을 주기적으로 분리, 이탈시켜 하부에 설치된 축열조에 저장하는 기존의 하베스트형 빙축열시스템과는 반대로 축열조 내에 증발판을 설치하여 수중에서 얼음을 생성시키고 분리시켜 부럭에 의해 얼음을 띄워 저장하는 새로운 방식의 수중 하베스트형 빙축열시스템 개발에 관한 연구이다. 본 방식은 축열조 내에 증발판이 설치되어 제빙과 탈빙이 이루어짐으로서 기존 시스템에 설치되는 순환펌프나 순환수 분배기 및 배관 등의 설비가 불필요하고, 또한 조내 물과 증발판이 직접접촉에 의해 열교환이 이루어지므로 기존 공기 중에서의 열교환 방식보다 전열효율이 우수한 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 상기의 수중 빙제조 방식에있어 빙 제조시와 방냉시 축열조의 열특성을 실험적으로 밝혀 시스템 최적화 및 성능 향상에 대한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
기능성 소재연구에서 in situ 분석 기법은 외부 자극 (전기장, 자기장, 빛, 등) 또는 주변 환경 (온도, 습도, 압력, 등)과 같이 주어진 자극에 의해 소재의 물리적 특성이 어떻게 활성화/진화되는지 분석하는데 있어서 매우 중요하다. 특히, 전기장 인가에 따른 in situ X-선 회절(XRD) 실험은 다양한 강유전체, 압전체, 전왜 재료의 외부 전기장 인가에 따른 전기-기계적 반응의 기본 원리를 이해하기 위해 광범위하게 활용되었다. 본 튜토리얼 논문에서는 일반 실험실 규모의 XRD 장비를 이용하여 전기장 인가에 따른 in situ XRD 분석의 기본 원리/핵심 개념을 간략하게 소개한다. In situ XRD 측정법은 외부 전기장을 인가하여 구동되는 다양한 전기-기계 재료의 구조적 변형을 체계적으로 식별/모니터링하는 데 매우 유용할 것으로 기대한다.
This paper is concerned with the development of a new method for making, separating ice and storage floated ice by installing an evaporation plate at under-water within a storage tank. In a conventional harvest-type ice storage system, a tank saves ice by separating an ice from an installed evaporation plate, which is located above an ice storage tank as an ice storage system. Developed new harvest-type method shows good heat transfer efficiency than a convectional method. It is because the evaporation panel is directly contacted with water in a storage tank. Also, at a conventional system a circulating pump, a circulating water distributor and a piping are installed, however these components are not necessary in a new method. In this study ice storage systems are experimentally investigated to study the charge and discharge of thermal energy. The results show the applicable possibility and performance enhancement of a new type.
2008년도 정보통신부에서 추진할 IT부품소재 부문의 기술개발 후보 중 일부를 소개한다. 반도체 45nm technology 기반 회로설계기술로 차기 SoC의 요소 IP를 확보하고, 차세대 플렉시블 소자구현을 위하여 유연성 기판위에 디스플레이 기능을 기본으로 전자소자 등을 집적화하는 기술개발을 추진할 계획이다. 또한 모바일기기에서 항상 중요한 에너지원 확보차원에서 '에너지- 하베스트'라고 하는 주변의 다양한 진동에너지를 수확하여 전기에너지로 변환 저장하는 기술을 개발할 계획이며, 산업체에 바로 적용할 단기프로젝트로 LCD의 화상신호에 따라 후면 광의 휘도를 시간 및 위치적으로 변화시켜 구동하는 면 광원 기반의 백 라이트 유닛 기술 등의 주제를 기획 발굴하였다. 본 기획 중 일부는 1월에 기술개발 신규사업으로 공고되고, 1개월간의 접수과정 후 2월 선정평가를 거쳐 3월부터 사업이 시작될 예정이다.
본 논문은 타이어에 적용되는 전자기 에너지 하베스팅 시스템에서 손실 요소를 포함하여 전력변환장치 모델링 하였고, 시뮬레이션과 실험 결과를 비교 분석하여 모델을 검증하였다. 전자기 발전기의 AC 출력은 풀브리지 정류기를 이용해 DC로 변환하였으며, DC-DC 부스트 컨버터를 이용해 전압을 승압하여 배터리를 충전하였다. 전력변환에서 미소 전력을 배터리로 전달하기 위해 에너지 관점에서 해석하였고, 간헐적인 에너지 전달을 이용해 에너지 하베스팅을 구현하였다. 설계된 모델은 전류 제어를 통해 실험과 유사한 입력 및 출력 조건에서 시뮬레이션하였고, 컨버터의 데이터 시트 정보와 비교하여 3% 이내의 오차를 확인하여 제안된 손실 모델을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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