• Journal of the KSME
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• v.55 no.4
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• pp.30-34
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• 2015

일반적으로 에너지 하베스팅 기술은 진동/운동 에너지, 열 에너지, 빛 에너지, RF 에너지 등 주위의 버려지는 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술을 일컫는 말인데, 이 글에서는 그 중에서도 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 진동 에너지 하베스팅 기술의 적용을 위해 고려해야 할 여러 가지 주제들을 소개하고자 한다.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.13 no.1
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• pp.87-96
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• 2011

According to adverse effects of ecosystems due to a bulk of fossil fuel consumption, utilization of sustainable and renewable energy is required. In this paper, converting the energy crisis into an opportunity of new growth is expected by converting heat energy in asphalt pavement into electric power using thermoelectric effect. For this, experiments of inserting heat collector pipe and thermoelectric element into asphalt were performed, and the electric power of heat energy harvesting was measured for development of efficient harvesting system of heat energy. As the results of experiments, electric conversion of average 19.86W per day is possible at $1m^2$ conversion area at a depth of 5cm, and possibility of this system was confirmed. Consequently, a systematic "Green Road" using sustainable heat energy source in asphalt pavement simultaneously with environmental maintenance and econovic growth was suggested.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2019.07a
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• pp.159-160
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• 2019

일반적인 FOCV MPPT는 VOC와 VMPP와의 관계인 ${\alpha}$를 외부에서 지정해준다. 하지만 외부환경 (조도나 온도)에 따라서 태양전지의 ${\alpha}$값이 변화할 가능성이 있다. 본 논문에서는 저전력 IoT 센서의 구동을 위한 태양열 에너지 하베스팅을 위해 IV Curve를 이용한 태양전지 전력 계싼회로를 제안한다. IV Curve를 이용한 태양전지 전력을 직접 계산하여 FOCV MPPT를 개선함으로써 보다 높은 효율의 MPPT가 가능하고 외부환경의 변화에도 충분히 Maximum Power Point Tracking이 가능해지게 된다.

• 한국도로학회:학술대회논문집
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• 2010.09a
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• pp.359-363
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• 2010

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2017.10a
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• pp.425-428
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• 2017

This paper describes a full-wave rectifiers for energy harvesting circuit using a vibrational energy. The designed circuit is applied to the negative voltage converter with the body-bias technique using the Beta-multiplier so that the power efficiency is excellent even at the low voltage, and the comparator is designed as the bulk-driven type. The proposed circuit is designed with $0.35{\mu}m$ CMOS process, and The designed chip occupies $931{\mu}m{\times}785{\mu}m$.

• International Journal of Highway Engineering
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• v.12 no.3
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• pp.93-101
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• 2010

As the number of indispensable needs of clean energy increases due to the green new deal revolution, the possibility of heat energy harvesting from the surrounding infrastructures such as a railroad or highway was verified. In order to find more efficient usage of a heat source, the possibility of transforming heat into electricity were confirmed using Bi-Te type thermoelectric element, and electrical quality were tested with experiments of different heat source and environmental change in the surrounding infrastructures. After careful experiments, the possibility of collecting thermal energy and findings of the heat temperature change in infrastructrue are verified with a result of obtaining almost 20.82W in 70 celcius($^{\circ}C$) temperature differences and $1m^2$ surface area. Consequently, the ratio of heat temperatiure change and transforming surface area is the most crucial factor in the harvesting heat energy, and reducing thermal loss and improving thermal convection as well as transformation efficiency of thermoelectric element is required to get more efficient and durable generation.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.13 no.5
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• pp.1093-1100
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• 2018

Fast progress in miniaturization and reducing power consumption of semiconductors for wearable devices makes it possible to develop extremely small wearable systems for various application services. This results recent wearable applications to be powered from extremely low-power energy harvesters based on solar, piezo, and TENG sources. In most cases, the harvesters generate power in non-linear manner. Therefore, we implemented and experimented the device platforms to utilize natural frequency of around 3Hz. We also designed two-stage power storages and high efficiency conversion platform to consider such non-linear power harvesting sources. The experiment showed power generation of about 4.67mW/min from these non-linear sources with provision of stable energy storages.

• Journal of Energy Engineering
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• v.25 no.4
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• pp.184-189
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• 2016

Recently, due to limitation of $CO_2$ gas emission and increase of demand to reduce energy consumption, lots of researches are conducted to harvest wasted heat energy with a thermoelectric module to produce electricity by Seebeck effect. This study was conducted to analyze characteristics of the thermoelectric module to apply for a heat energy harvesting device. Thermoelectric module composed of bismuth telluride was tested with various temperature conditions to analyze thermoelectric behavior of the module. Power generation efficiency of the thermoelectric module for various temperature condition was analysed with both experimental and theoretical methods. From the results, an optimum condition to harvest wasted heat energy with the thermoelectric module more efficiently was proposed.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2013.10a
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• pp.346-349
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• 2013

This paper describes a triple-input energy harvesting circuit using solar, vibration and thermoelectric energy with MPPT(Maximum Power Point Tracking) control. The designed circuit employs MPPT control to harvest maximum power available from a solar cell, PZT vibration element and thermoelectric generator. The harvested energies are simultaneously combined and stored in a storage capacitor, and then managed and transferred into a sensor node by PMU(Power Management Unit). MPPT controls are implemented using the linear relation between the open-circuit voltage of an energy transducer and its MPP(Maximum Power Point) voltage. The proposed circuit is designed in a CMOS 0.18um technology and its functionality has been verified through extensive simulations. The designed chip occupies $945{\mu}m{\times}995{\mu}m$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.307-307
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• 2010

최근 유한연료의 고갈로 인해 세계 유가가 불안정 됨으로서 대체 에너지에 대한 연구가 많이 진행 되고 있다. 특히 압전 소자를 이용한 에너지 하베스팅은 압전 역효과를 이용한 것으로서 주변에서 무의미하게 버려지는 진동이나 바람, 열 에너지를 실 생활에 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환할 수 있는 유망한 기술 중 하나이다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 일본과 같은 선진국에서 이미 지하철 및 일반 다리와 같이 진동이 극히 많은 곳에서 응용되고 있다. 이러한 에너지 하베스팅 기술을 응용 하려면 전압출력 계수($g_{33}$)가 높아야 한다. 이것은 압전 d 상수와 유전상수에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있다. 현재가지 응용되는 압전 하베스팅 조성은 Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT)를 기초로한 세라믹이 응용되고 있다. Pb(Zr,Ti)$O_3$ (PZT) 세라믹은 Morpohotropic phase boundary(MPB)에서 전기기계 결합계수 (kp) 와 기계적 품질계수 (Qm) 이 각각 0.5와 500으로 우수한 특성을 나타낸다. 또한 큐리온도 (Tc) 도 $400^{\circ}C$로 온도 안정성 또한 높다. 하지만 $1000^{\circ}C$ 이상에서 소결하는 PbO는 소결 중 급격한 휘발로 환경적 오염 뿐 아니라 특성의 저하를 야기시킨다. 그래서 몇몇 나라에서는 그 사용을 제한하고 점차적으로 사용을 줄여 나가고 있는 동시에 PbO가 첨가되어 있지 않은 Lead-Free 세라믹의 연구가 많이 진행되고 있다. Lead-Free 세라믹 중 alkaline niobate를 기초로 한 페로브스카이트 구조의 ($Na_{0.5}K_{0.5})NbO_3$ (NKN) 은 PbO를 기초로 한 세라믹을 대체할 유망한 후보자 중 하나이다. 하지만 NKN세라믹의 K 성분의 조해성 및 고온에서의 휘발로 인해 일반 적인 소결 방법으로는 고밀도의 세라믹을 얻기 매우 어렵다. 그래서 Hot pressing, Hot forging, RTGG(Reactive Template Grain Growth), SPS(Spark plasma Sintering)와 같은 특별한 소결 법을 이용하거나 $K_8CuNb_4O_{23}$(KCN) 이나 $K_{5.4}Cu_{1.3}Ta_{10}O_{29}$(KCT) 등을 첨가하여 그 소결성을 향상 시키는 방법도 있다. 또한 압전 d상수를 향상 시키기 위해 $Nb_2O_5$나, $La_2CO_3$, $CeO_2$, $Li_2CO_3$ 등을 치환함으로써 압전 d상수를 향상 시켜 전압출력 계수를 높이는 연구 또한 많은 보고가 되어 있다. 특히 $Li_2CO_3$의 첨가는 일반 적인 소결 방법으로도 밀도의 조밀함을 향상 시켜 그에 따른 높은 유전율과 전기기계 결합계수, 압전 d상수를 가져 많은 연구가 되어지고 있다. 그래서 본 연구에서는 일반적인 ($K_{0.5}N_{0.5})_{1-x}Li_x(Nb_{0.96}Sb_{0.04})O_3$ + 0.2mol%$La_2O_3$ + 1.2mol%$K_8CuNb_4O_{23}$ 세라믹에 x(=Li) 치환에 따른 유전 및 압전특성을 조사하였다.