• Smart Structures and Systems
• /
• 제24권3호
• /
• pp.333-343
• /
• 2019

The possibility of adopting vibration-powered wireless nodes has been largely investigated in the last years. Among the available technologies based on the piezoelectric effect, the most common ones consist of a vibrating beam covered by electroactive layers. Another energy harvesting strategy is based on the use of piezoelectric strips attached to a hosting structure subjected to dynamic loads. The hosting structure, for example, can be the system to be equipped with wireless nodes. Such strategy has received few attentions so far and no analytical studies have been presented yet. Hence, the original contribution of the present paper is concerned with the development of analytical solutions for the electrodynamic analysis and design of piezoelectric polymeric strips attached to relatively large linear elastic structural systems subjected to random vibrations at the base. Specifically, it is assumed that the dynamics of the hosting structure is dominated by the fundamental vibration mode only, and thus it is reduced to a linear elastic single-degree-of-freedom system. On the other hand, the random excitation at the base of the hosting structure is simulated by filtering a white Gaussian noise through a linear second-order filter. The electromechanical force exerted by the polymeric strip is negligible compared with other forces generated by the large hosting structure to which it is attached. By assuming a simplified electrical interface, useful new exact analytical expressions are derived to assess the generated electric power and the integrity of the harvester as well as to facilitate its optimum design.

• 한국환경농학회지
• /
• 제42권2호
• /
• pp.83-92
• /
• 2023

Excess N and P from the livestock manure applied to farmlands, have entered the water systems and poses a serious threat to the natural environment. Consequently, there has been recent awareness towards the management of livestock manure and its related fields. In this study, piggery wastewater was collected from a piggery in Pohang city, Korea. At 800℃, thermal decomposition of a natural stone, magnesite (MgCO₃), yielded powered MgO with particle sizes ranging between 10 to 100 ㎛. Furthermore, NH₄⁺-N and PO₄^3--P were recovered as struvite precipitates from the piggery wastewater, by adjusting the pH with MgO and H₃PO₄. At pH 10, the recovery efficiencies of NH₄⁺-N and PO₄^3--P were found to be 86.1% and 94.1%, respectively. Using an X-ray Diffractometer (XRD), the struvite in the precipitate was confirmed to be consistent with standard pure struvite. Further, the purity of the struvite precipitate was analyzed using an energy dispersive X-ray (EDX) and thermal gravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA), and found to be between 79.2% and 93.0%. Additionally, struvite-containing piggery wastewater and sawdust were mixed in a weight ratio of 2.5:1 and processed into a mature compost. The newly manufactured compost passed all quality standards required for first-class graded livestock composts. Moreover, this compost was sprayed directly onto the soil at the test site, and various parameters of the soil's effluent, such as total organic carbon (TOC), total nitrogen (T-N), total phosphorus (T-P), and dissolved oxygen (DO), were analyzed and measured. Based on these results, it is determined that the newly manufactured compost can more significantly reduce water pollution than commercial compost.

• 한국재료학회지
• /
• 제33권7호
• /
• pp.295-301
• /
• 2023

Thermoelectric (TE) energy harvesting, which converts available thermal resources into electrical energy, is attracting significant attention, as it facilitates wireless and self-powered electronics. Recently, as demand for portable/wearable electronic devices and sensors increases, organic-inorganic TE films with polymeric matrix are being studied to realize flexible thermoelectric energy harvesters (f-TEHs). Here, we developed flexible organic-inorganic TE films with p-type Bi_0.5Sb_1.5Te₃ powder and polymeric matrices such as poly(3,4-eethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) and poly (vinylidene fluoride) (PVDF). The fabricated TE films with a PEDOT:PSS matrix and 1 wt% of multi-walled carbon nanotube (MWCNT) exhibited a power factor value of 3.96 µW·m^-1·K^-2 which is about 2.8 times higher than that of PVDF-based TE film. We also fabricated f-TEHs using both types of TE films and investigated the TE output performance. The f-TEH made of PEDOT:PSS-based TE films harvested the maximum load voltage of 3.4 mV, with a load current of 17.4 µA, and output power of 15.7 nW at a temperature difference of 25 K, whereas the f-TEH with PVDF-based TE films generated values of 0.6 mV, 3.3 µA, and 0.54 nW. This study will broaden the fields of the research on methods to improve TE efficiency and the development of flexible organic-inorganic TE films and f-TEH.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권7호
• /
• pp.2549-2558
• /
• 2010

무선 체온 모니터기는 무선으로 체온을 모니터 하기 위해 설계된 건강관리 시스템이다. 무선 체온 모니터기는 낮은 가격과 손쉬운 사용방법으로 병원 장치와 비교할만한 정확도와 몇몇 특성들을 제공한다. 무선 체온 모니터기는 밴드 파트와 모니터 파트로 구성되어 있다. 밴드 파트와 모니터 파트 모두 2.4GHz 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 라디오가 내장되어 있는 칩콘2430, 일명 CC2430라는 마이크로 칩으로 사용한다. 이 CC2430은 무선 체온 모니터기가 집안 100피트 반경까지 상호 작동할 수 있게 해준다. 간단한 사용자 환경은 사용자로 하여금 손쉽게 고온과 저온의 한계점을 세팅할 수 있게 되어있다. 만약 사용자의 체온이 고온과 저온의 한계점을 넘어섰을 때 알람이 울리게 되어 있다. 알람은 저전압 오디오 증폭기와 스피커에 연결되어 작동되게 되어있다. 정확한 체온을 계산하기 위해 무선 체온 모니터기는 반드시 정확한 온도 검출장치를 사용해야만 한다. GE Sensing에서 선택된 서미스터는 온도 측정의 예민함과 정확함을 모두 만족시킨다. LCD 화면은 길이 64.5mm 폭 16.4mm의 백라이트 기능을 가추고 있으며 이 기능은 사용자가 어두운 환경이나 밝은 환경에서도 적어도 3피트 거리에서 화면을 모니터 할 수 있게 해준다.

• 한국ITS학회 논문지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.74-82
• /
• 2019

4차 산업혁명을 통해 지능형 연결 사회를 기반으로 한 스마트 시티가 형성되고 있다. 스마트 시티에서 태양 에너지를 비롯한 신재생 에너지의 사용이 증가하고 있으나, 신재생 에너지의 모니터링 및 관리의 어려움으로 인한 시스템 수요가 증가하고 있다. 또한 환경 및 물리적 요인에 대한 데이터를 수집하고 모니터링하기 위한 무선 센서네트워크 기반 IoT 기술이 접목되고 있으나, 실시간 측정을 위한 안정적인 전원 공급이 필수적인 상황이다. 이에 본 논문에서는 LoRaWan을 비롯한 IoT 기술 기반의 스마트 시티에 적용할 수 있는 효율적인 태양 에너지 기반 전력 관리 기법에 대하여 제안하였으며, 이를 기반으로 태양광 패널 시스템의 오동작 방지 및 모니터링을 수행할 수 있다. 제안한 기술을 통해 태양광 패널 시스템에서 생성된 전력을 최대로 출력하여 각 그리드에 분배할 수 있으며, Simulink 기반 시스템 모델링과 실시간 에뮬레이션을 기반으로 효율성을 입증하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.1-13
• /
• 2014

The paper gives an overview of the concepts, basic requirements, and trends regarding packaging technologies of power modules in hybrid (HEV) and electric vehicles (EV). Power electronics is gaining more and more importance in the automotive sector due to the slow but steady progress of introducing partially or even fully electric powered vehicles. The demands for power electronic devices and systems are manifold, and concerns besides aspects such as energy efficiency, cooling and costs especially robustness and lifetime issues. Higher operation temperatures and the current density increase of new IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) generations make it more and more complicated to meet the quality requirements for power electronic modules. Especially the increasing heat dissipation inside the silicon (Si) leads to maximum operation temperatures of nearly $200^{\circ}C$. As a result new packaging technologies are needed to face the demands of power modules in the future. Wide-band gap (WBG) semiconductors such as silicon carbide (SiC) or gallium nitride (GaN) have the potential to considerably enhance the energy efficiency and to reduce the weight of power electronic systems in EVs due to their improved electrical and thermal properties in comparison to Si based solutions. In this paper, we will introduce various package materials, advanced packaging technologies, heat dissipation and thermal management of advanced power modules with extended reliability for EV applications. In addition, SiC and GaN based WBG power modules will be introduced.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
• /
• 한국농업기계학회 2000년도 THE THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE ON AGRICULTURAL MACHINERY ENGINEERING. V.II
• /
• pp.472-479
• /
• 2000

A persimmon harvesting vehicle that can be operated in hilly orchards as well as a manipulator that can be used to harvest persimmons located in remote positions in the trees were designed and developed. The vehicle could be operated with keeping balanced position in an inclined field and its working platform could be moved up and down easy to approach fruits in a remote region with the aids of a hydraulic and a electrical and electronics systems. The weight of the vehicle was 927 kg and the center of gravity was located at 427 mm to the inner side from the center of a right driving caterpillar, 607 mm to a rear axle from the center of a front axle, and 562 mm to upward from ground. The automatic level control sensor for leveling the working platform was activated within 14.5 ∼ 16.5 degrees of slope variation. The total length of the manipulator was 1.39 m and weight is 975 g. It was powered by a 12 V geared motor to detach persimmon fruits with a rotational force. The gripper was made of plastic and rubber to increase a frictional force. In a performance evaluation test, static tipping angle, dynamic tipping angle toward front side when the vehicle was moving downward, climbing angle, driving speed of the vehicle were measured or calculated. In persimmon harvesting tests 24.9% of yield was increased by hand picking with the aid of the vehicle and additional 7% of yield were increased when the manipulator was used. Therefore, 99010 of total possible yield was achievable when both of the vehicle and the manipulator were used for the manual persimmon harvesting. Increase in 22.5% of total yield was achieved with the manipulator only.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.186-192
• /
• 2015

본 논문에서는 소프트웨어 개발 과정에서 소프트웨어의 품질향상에 필요한 소스코드의 API를 기반으로 테스트 케이스를 자동으로 생성할 수 있는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 Doxygen 오픈소스 툴을 이용한 소스코드 분석 과정, 분석된 결과를 이용한 API 사양 정의 과정, 테스트 디자인 생성 과정, Pairwise Test 기법을 적용한 테스트 케이스 생성 과정 등의 4가지 과정으로 구성된다. Doxygen 오픈소스 툴을 이용한 소스코드 분석 과정은 소스코드의 API 정보인 API 명, 입력 파라미터, 리턴 파라미터 정보 등을 추출하는 단계이다. 분석된 결과를 이용한 API 사양 정의 과정은 추출한 API 정보를 바탕으로 SQLite 데이터베이스를 이용하여 테스트 케이스 생성에 필요한 API 정보들을 데이터베이스화하여 정의하는 단계이다. 테스트 디자인 생성 과정은 정의된 API를 기반으로 입력 파라미터, 리턴 파라미터의 임계치 설정, 제약사항 설정 등을 통해 시나리오를 디자인하여 데이터베이스로 구성하는 단계이다. Pairwise Test 기법을 적용한 테스트 케이스 생성 과정은 테스트 디자인 정보를 바탕으로 Pairwise 조합 기법을 적용하여 실제 테스트 케이스를 생성하여 데이터베이스로 구성하는 단계이다. 제안된 기법의 효율성을 평가하기 위하여 기존의 명세서 기반의 테스트 케이스 생성 방법과 비교한 결과 비슷한 시간 내에 훨씬 더 많은 테스트 케이스가 생성되며, 명세 기반 기법으로는 불가능한 소스코드에 대한 기능 검증도 가능하여 소스코드내 결함 위치도 확인할 수 있다. 따라서 사람의 인력을 통한 수작업에 의존적으로 진행하였던 소프트웨어 개발 품질 향상 과정을 소스코드의 API를 기반으로 자동으로 테스트 케이스를 생성함으로써, 노동력 절감 및 제품 개발 시간 등을 단축 할 수 있으리라 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권12호
• /
• pp.857-866
• /
• 2020

'이동'이란 사람들이 매 순간 행동하고, 타인과 교류하며 특정 목적을 달성하는 '장소'의 확장 개념으로 이동에 불편함을 느끼는 사회적 교통약자에게 있어 이동보조수단인 휠체어는 신체적·정신적 삶의 질을 향상하는데 아주 큰 영향을 발휘한다. 이러한 휠체어는 수동식 휠체어와 전동식 휠체어로 구분되는데, 수동식 휠체어는 이용자의 팔과 손의 힘으로 앞으로 추진하게 된다. 하지만 전동식 휠체어는 배터리를 통해 모터에 전기에너지를 공급 해 주고, 모터의 회전에 의해 앞으로 추진하게 된다. 전동휠체어는 주로 실외활동을 중점으로 개발되고 있으나 최근에는 일상생활의 주 공간인 실내용 이동보조수단에 대한 개발 요구가 증가하게됨에 따라 실내용 전동휠체어 개발 또한 활발하게 이루어지고 있다. 실내용 이동보조수단의 경우 공간의 특성상 단거리를 반복 주행하므로 본 연구에서는 전동휠체어의 단거리 주행에 따른 리튬이온배터리의 주행특성을 확인하고, 연속주행의 리튬이온배터리 주행특성을 비교분석하였다. 단거리 주행의 경우 리튬이온배터리의 방전종지전압 도달 시 까지 5초 주행 1초 정지를 반복수행하였다. 리튬이온 배터리를 적용한 실내용 전동휠체어의 주행특성을 분석한 결과 실내 이동을 고려한 단거리 주행시험의 경우 연속주행보다 주행시간이 2.8% 짧아진 것을 확인하였다. 실내용 전동휠체어의 회전모터에 인가 된 전류의 경우 실내 이동을 고려한 단거리 주행이 연속주행 보다 15.4% 높게 나타난 것을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제28권2호
• /
• pp.221-227
• /
• 2024

본 논문은 스마트폰 탈착형 혈관 탄성 모니터링 모듈을 제안한다. 제안하는 센서 모듈은 광용적맥파(photoplethysmogram, PPG)를 계측하고 가속도 맥파를 복원한다. 복원된 가속도 맥파로부터 특징점을 추출하며, 해당 특징점을 이용하여 혈관 탄성 수치를 추정한다. 해당 모듈은 스마트폰의 USB 단자를 통해 전원을 공급 받으며, 블루투스 방식으로 가속도 맥파 파형과 혈관 탄성 수치를 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰으로 전송된 파형과 혈관 탄성 수치는 안드로이드 어플리케이션을 통해 화면에 디스플레이 된다. 본 연구는 PPG 계측의 일관성을 평가하는 기법을 제안하며, 해당 기법은 모듈의 프로세서 내에 구현되었다. 본 연구에서 개발한 혈관 탄성 모니터링 모듈은 PPG 신호의 계측 및 분석을 지원하지 않는 스마트폰에 쉽게 탈착이 가능한 형태로 적용이 가능하며, 혈관 탄성의 손쉬운 계측 및 수치 분석을 제공하는 특징을 지닌다. 구현된 혈관 탄성 모니터링 모듈의 성능 검증을 위해, 29명의 피험자를 대상으로 혈관 탄성 수치와 맥압을 측정하였다. 맥압은 상용 혈압계를 이용하여 획득하였으며, 해당 지표는 혈관 탄성을 나타내는 대표적 지표에 해당한다. 분석 결과, 제작된 혈관 탄성 모니터링 모듈로부터 획득한 혈관 탄성 수치와 맥압 간의 피어슨 상관계수는 0.778이며, 두 수치 간의 비교적 높은 상관 관계를 확인하였다.