• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.734-737
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• 2012

에너지하비스팅이란 도시와 자연 환경 속에 상시 존재하지만 진동, 열, 빛 등과 같이 버려지는 에너지 소스로부터 전기를 수확하는 것으로 대용량 발전소와는 다른 신개념의 전기 수확 기술이다. 본 연구에서는 다양한 에너지 하비스팅 기술들 중에서 압전 원리와 전자기 유도 방식을 조합한 하이브리드 에너지 하비스팅 블록에 대한 발전량을 평가하여 에너지 하비스팅 블록의 주택 도시 분야 적용 가능성을 검토하고자 하였다. 이를 위해 랩스케일 PZT 기반 다층 에너지 하베스터의 현 발전량을 평가하여 제시하였고, 증폭기술을 적용하여 개발된 에너지 블록의 발전성능을 다각적으로 평가하여 제시하였다. 또한 개발된 에너지 블록과 기존 상용 제품과의 발전성능 비교 실험을 수행하여 개발된 에너지 블록의 우수성을 입증하였다.

• 토지주택연구
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• 제5권2호
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• pp.99-106
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• 2014

이 연구에서는 주택과 도시 시설물에 적용이 가능하고, 시설물의 수요특성에 적합한 맞춤형 하이브리드형 에너지블록을 압전과 전자기 유도방식을 동시에 활용하여 개발하고자 하였다. 이를 위하여 에너지하베스팅 블록의 종류별 특성과 요구조건을 분석하고 그에 따른 에너지블록의 개선방향 및 적용방안을 도출하였다. 이러한 방안에 따라 선행연구에서 개발된 프로토타입 에너지블록의 특성 및 성능과 이 연구에서 개발된 하이브리드 에너지블록과의 성능을 비교분석 하였다. 비교결과, 하이브리드 에너지 블록이 기존 프로토타입에 비하여 1회 가진 시 12.7배, 그리고 5회 연속가진 시 28.9배의 출력을 나타냈다. 이는 연구목적인 W급의 전기에너지 생산목적에 부합되는 것으로, 주택 및 도시시설물에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

• 토지주택연구
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• 제7권4호
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• pp.307-314
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• 2016

이 연구는 평소에 주변에 상존하지만 버려지는 미활용 에너지를 수확하여 전기로 생산하는 에너지하베스팅에 관한 것이다. 이 연구에서는 다양한 에너지원들 중에서 도로나 주차장을 주행하는 차량의 진동과 압력을 동시에 활용하는 하이브리드 방식의 에너지 하베스터를 개발하였다. 1단계 연구에서는 프로토타입 에너지하베스터, 이를 개선된 하이브리드 모듈, 그리고 하이브리드 모듈의 성능을 개선한 최종 모듈을 개발하였으며, 그 결과는 이전 논문으로 발표하였다. 본 논문은 최종 개발된 하이브리드 모듈을 실제 주차장에 설치하여 차량의 주행에 따른 압력과 진동, 그리고 차량주행 속도에 따른 발전성능을 측정하고 앞서 발표된 실험실 조건에서의 측정결과와 비교하였다. 선행연구에서 수행한 실험실 조건에서의 에너지블록의 최대전력은 1회 가진시 1.066W, 5회연속 가진시 1.830W로 측정되었다. 반면에 이 연구에서 실시한 실제 주차장 주행차량 속도별 측정결과는 5km/h 주행시 평균 0.310W, 10km/h에서 0.670W, 20km/h에서 1.250W, 30km/h에서 2.1600W로 측정되었다. 즉, 차량의 주행속도가 높을수록 발전성능은 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 실험실조건에 대비해서 주행속도 20km/h까지는 발전성능이 떨어지며, 실험실 조건의 1회 가진시 대비해서는 20km/h이상, 그리고 5회연속가진에 대비해서는 30km/h 이상일 때 발전성능이 높은 것으로 측정되었다. 이는 실험실과 실제차량이라는 재하조건의 차이로 사료된다. 따라서 향후 도로용 에너지블록의 적용은 주차장 조건보다는 주행도로용으로 활용하는 것이 효과적일 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.606-606
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• 2013

ZnO nanowire를 기반으로 하는 nanogenerator는 미세한 움직임을 전기 에너지로 변환 시키는 압전 에너지 하베스팅 기술로 기존 에너지 하베스터와 비교하여 사용환경의 제약이 적고, 소형화가 가능한 장점으로 주목을 받고 있다. 특히 혈류, 심장박동, 호흡 등 인체 활동 에너지를 이용한 발전 소자 등의 활용이 가능하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 최근 발표된 film like generator나 lateral 구조의 nanogenerator는 nanowire의 구조 취약성으로 인해 내구성이 좋지 못한 단점이 있다. 본 연구에서는 nanogenerator의 내구성을 향상시키기 위해 capping layer로 실리콘 계 유무기 하이브리드를 적용하고자 하였다. 또한 상부 전극을 CNT-Ag소재로 대체하여 유연기판에 대응코자 하였다. 코팅 물질 및 코팅 방법을 최적화하고, 내구성 테스트를 실시하였고, 소자의 발전 특성은 PVDF generator와 비교분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.283.1-283.1
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• 2013

ZnO nanowire를 기반으로 하는 nanogenerator는 미세한 움직임을 전기 에너지로 변환 시키는 압전 에너지 하베스팅 기술로 기존 에너지 하베스터와 비교하여 사용환경의 제약이 적고, 소형화가 가능한 장점으로 주목을 받고 있다. 특히 혈류, 심장박동, 호흡 등 인체 활동 에너지를 이용한 발전 소자 등의 활용이 가능하여 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 최근 발표된 film like Vertical 구조의 nanogenerator는 nanowire의 구조 취약성으로 인해 내구성이 좋지 못한 단점이 있다. 또한 ZnO nanowire의 내부 O2 결함 및 표면 OH-기의 흡착에 의한 특성 저하가 나타난다. 본 연구에서는 nanogenerator의 내구성을 향상시키기 위해 capping layer로 실리콘 계 유무기 하이브리드를 적용하여 코팅 물질 및 코팅 방법을 최적화 하였으며 상부 전극을 CNT-Ag nanowire 소재로 대체하여 유연기판에 대응코자 하였다. 또한 APP(Atmosphere Pressure Plasma)와 ICP(Inductively Coupled Plasma)장비를 사용하여 ZnO nanowire를 표면처리하였고, 각각의 플라즈마 표면처리의 영향에 대해 조사하였다. XPS를 통하여 OH-기의 제거 유무를 확인하였으며, 소자의 발전 특성의 향상을 확인 하였다.

• 한국재료학회지
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• 제29권6호
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• pp.371-377
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• 2019

A flexible piezoelectric energy harvester(f-PEH) that converts tiny mechanical and vibrational energy resources into electric signals without any restraints is drawing attention as a self-powered source to operate flexible electronic systems. In particular, the nanocomposites-based f-PEHs fabricated by a simple and low-cost spin-coating method show a mechanically stable and high output performance compared to only piezoelectric polymers or perovskite thin films. Here, the non-piezoelectric polymer matrix of the nanocomposite-based f-PEH is replaced by a P(VDF-TrFE) piezoelectric polymer to improve the output performance generated from the f-PEH. The piezoelectric hybrid nanocomposite is produced by distributing the perovskite PZT nanoparticles inside the piezoelectric elastomer; subsequently, the piezoelectric hybrid material is spin-coated onto a thin metal substrate to achieve a nanocomposite-based f-PEH. A fabricated energy device after a two-step poling process shows a maximum output voltage of 9.4 V and a current of 160 nA under repeated mechanical bending. Finite element analysis(FEA) simulation results support the experimental results.