• 한국정밀공학회지
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• 제33권7호
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• pp.601-606
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• 2016

In this paper, an energy harvester is developed that has advantages regarding piezoelectric noise minimization, mass production, and an easily available environmental energy source, electromagnetic induction, as well as low-frequency bandwidth and high amplitude. A process for fabricating a three-dimensional multilayered planar coil using micro-electro-mechanical systems (MEMS) on a flexible printed circuit board FPCB is introduced. Optimal shape and size were calculated via internal resistance and inductance, and a prototype was fabricated through the MEMS procedure while considering the possibility of mass production. Although the internal resistance matched the designed value, the electromotive force generated did not reach the intended amount. The main reason for the decrease in efficiency was the low area of coil outskirt exposed to the magnetic field while there was relative motion between the magnet and the coil.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.123-123
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• 2018

최근 웨어러블 디바이스에 연구가 집중되면서 투명하고 유연한 마이크로 히터의 필요성이 증가되고 있다. 그럼에도 불구하고, 기존의 사용되는 마이크로 히터들은 딱딱하고 불투명하다. 게다가, 기존의 금속성의 마이크로 히터들의 경우 저항이 너무 작아 웨어러블 디바이스에 사용되는 에너지 하베스터로 구동되기에 효율이 떨어지는 경향이 있다. 이 논문에서 우리는 CVD 방식으로 성장된 그래핀으로 열 발생 라인을 패시베이션 레이어로 h-BN을 이용하여 투명하고 유연한 마이크로 히터를 제작하였다. 제작한 마이크로 히터는 균일한 온도 분포와 200도까지의 온도 상승에 걸리는 시간이 4초 정도로 굉장히 좋은 성능을 보유하고 있다. 또한 소비 전력은 39mW 이하로 효율적이다. 또한 기존의 메탈릭 히터에 비해 저항이 굉장히 높기 때문에 웨어러블 에너지 하베스터로 작동하기 적합하다. 또한 미래의 휴대용/웨어러블 개인 전자기기와 무선 헬스케어 제품, 휴대용 환경 센서에도 적용될 것으로 기대한다.

• 세라미스트
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• 제18권4호
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• pp.38-47
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• 2015

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제25권2호
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• pp.5-12
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• 2012

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.125-130
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• 2013

TPMS(Tire pressure monitoring system)의 의무장착에 대한 법률개정에 따른 개발의 활성화를 토대로, WSN(Wireless Sensor Network)의 '설치하고 잊어버린다'는 기본 명제 하에, 차량수명과 동일한 성능의 배터리 대체용 에너지 하베스터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문은 자동차의 메커니즘적인 측면에서 가장 유용한 회전운동 성분을 이용하여 회전하는 휠과 고정된 브레이크 디스크 사이의 상대운동을 통한 전자기 유도방식 발전을 채택하였다. 휠 측에 구성된 코일과 브레이크 디스크에 매립된 자석의 다양한 배열과 코일 권선수 등을 설계변수로 잡고 직교배열표를 이용하여 최적의 조합을 찾아낸 후 실험을 통해 실제 축전되는 전기 에너지의 양을 측정하여 도출된 특성함수를 바탕으로 본 모듈의 타당성을 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권1호
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• pp.40-48
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• 2016

관측위성의 고 해상도 임무요구조건 충족을 위해 기계적 구동부를 갖는 탑재장비로부터의 미소진동은 항상 차폐의 대상으로 존재하였다. 본 연구에서는 차폐의 대상이던 미소진동에 주목하여, 전기에너지 재생이 가능하고 동시에 진동절연이 가능한 복합 시스템 구현을 목표로 동조질량 흡진기 형태의 전자기 하베스터와 결합된 수동형 진동절연 시스템을 제안하였다. 아울러 하베스터의 기본특성 측정시험 결과에 기인한 수치해석과 미소진동시험 및 생성전력 측정시험을 통해 본 연구에서 제안한 복합시스템은 미소진동 절연과 동시에 전기에너지 재생에 유효함을 입증하였다.

• 한국음향학회지
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• 제42권1호
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• pp.57-66
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• 2023

본 연구에서 제안한 에너지 하베스팅 장치는 입구가 넓고 출구가 좁은 퍼넬형 에너지 하베스터(Funnel Type Energy Harvester, FTEH)에 Macro Fiber Composite(MFC)가 외팔보 형태로 장착되어 있는 구조로서 MFC의 구조를 변화 시켰을 때 FTEH에 수확하는 에너지양의 특성을 이론과 실험을 통하여 분석하였다. MFC의 길이를 50 % 증가 시켰을 때 진동 변위는 3.5배 증가하였고, 두께를 75 % 감소시 30.9배 증가하였다. 수조 실험에서 최대 전력량은 스파이럴 스크루가 장착된 상태의 유연한 지지대에 수직으로 설치된 MFC가 스파이럴 스크루가 없고 견고한 지지대에 수평으로 설치된 경우보다 약 5배 정도 높았다. FTEH에 최적저항 4,010 kΩ을 적용하여 유속 0.24 m/s일 때 FTEH의 출력을 350 s 동안 커패시터에 에너지를 저장하면 4 ㎼·s에 도달하였다. 빠른 유속으로 유연한 지지대에 수직으로 설치된 대면적 MFC의 커패시터 충전 시간을 길게 하면 충전 에너지를 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.96-101
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• 2023

본 연구에서는, 회전하는 축계에서 무선센서 시스템 응용을 위해 에너지 하베스터(EH, energy harvester)를 제안되었다. 무선 센서 시스템(WSS)에 지속적으로 전원을 공급하기 위해 EH를 직경 20 cm의 샤프트에 설계 및 구현되었다. 로터에는 샤프트에 부착된 7개의 U자형 코어에 코일이 쌍으로 감겨 있다. 고정자는 8개의 I-코어에 부착된 8쌍의 자석으로 구성되며 외부 고정 장치에 고정되었다. EH의 발전 전력은 회전자와 고정자 사이의 공기 공극, 코일의 권수, 그리고 축의 회전속도에 따라 조사되었다. 제작된 EH는 300 rpm 및 3 mm 공기 공극에서 최대 2.87 W의 전력을 생산하였다.

• 한국음향학회지
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• 제43권2호
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• pp.168-177
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• 2024

수중 압전 에너지 하베스터(Piezoelectric Energy Harvester, PEH) 설계시 곡률변화를 통해 외팔보형 전체의 와류유기진동(Vortex Induced Vibration, VIV)을 생성시키고, VIV의 생성으로 곡면형 외팔보 PEH에 진동 변위가 증가한다는 것은 실제 전력을 증대 시키는 데 중요한 요소이다. 해석 모델인 곡면형 PEH의 재질은 Polyvinyline Di-Floride(PVDF) 압전 필름으로서 곡률이 다양한 50 mm, 130 mm, 210 mm 모델에 유속은 0.1 m/s ~ 0.50 m/s로 정하여 VIV에 의한 PEH의 스트레인 에너지 변화를 관찰하였다. 곡률 반경이 작을수록 큰 폭의 VIV가 나타났고, 유속이 증가할수록 VIV가 많이 나타났다. 작은 곡률로 인한 급격한 형상변환이 VIV의 생성에 효과적이었고 스트레인 에너지, 정규화 발생 전압, 평균 전력 등은 곡률이 증가할수록 감소하였다. PEH 자체의 전력량을 증대시키기 위해 급한경사의 곡률 개선뿐만 아니라 곡률형 PEH의 개수가 늘어남에 따라 평균 전력도 상승할 것으로 사료된다.