• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.777-784
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• 2017

일반적으로 열전발전 소자를 사용하여 에너지 하베스팅을 하는 경우, 시스템의 작동환경에 의해 주어지는 온도구배를 활용하게 된다. 따라서 열전소자의 특성상 큰 온도구배를 기대하기 어려운 작동환경에서는 원하는 출력을 얻을 수 없으며, 작동 온도가 높을 때 얻어지게 되는 최적의 발전효율을 기대하기 힘들다. 자연환경에서 얻을 수 있는 태양에너지를 활용한 신재생 에너지의 활용은 그 동안 태양광발전이나 태양열발전에 국한되어 왔다. 태양광발전은 태양광의 일정 파장대만 사용하고 빛의 산란에 의해 발전효율이 낮아지는 단점이 있으며, 태양열발전은 일반적으로 대규모 설비를 갖춰야 하는 공간상의 제약이 있다. 본 연구에서는 태양열을 집광하여 열전소자에 조사함으로서 큰 온도구배를 형성하여 상용 열전소자의 출력을 향상시킬 수 있는 간단한 소형 발전시스템을 설계 및 제작하였다. 장시간 태양열 집중을 위해 태양 추적 장치를 설치하였으며, 열전소자 하부에 고온의 태양열이 전달되어 온도 편차가 줄어드는 현상을 막기 위해 액체 순환식 냉각기를 설치하여 큰 온도구배를 유지할 수 있도록 설계한 후, 일련의 실험으로 시험하여 그 유용성과 타당성을 검증하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권11호
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• pp.918-924
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• 2009

In this paper, we designed micro-structured electromagnetic transducers for energy harvesting and verified the performance of proposed transducers using finite element analysis software, COMSOL Multiphysics. To achieve higher energy transduce efficiency, around the magnetic core material, three-dimensional micro-coil structures with high number of turns are fabricated using semiconductor fabrication process technologies. To find relations between device size and energy transduce efficiency, generated electrical power values of seven different sizes of transducers ($3{\times}3\;mm^2$, $6{\times}6\;mm^2$, $9{\times}9\;mm^2$, $12{\times}12\;mm^2$, $15{\times}15\;mm^2$, $18{\times}18\;mm^2$, and $21{\times}21\;mm^2$) are analyzed on various magnetic flux density environment ranging from 0.84 T to 1.54 T and it showed that size of $15{\times}15\;mm^2$ device can generate $991.5\;{\mu}W$ at the 8 Hz of environmental kinetic energy. Compare to other electromagnetic energy harvesters, proposed system showed competitive performance in terms of power generation, operation bandwidth and size. Since proposed system can generate electric power at very low frequency of kinetic energy from typical life environment including walking and body movement, it is expected that proposed system can be effectively applied to various pervasive computing applications including power source of embodied medical equipment, power source of RFID sensors and etc. as an secondary power sources.

• 한국재료학회지
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• 제28권9호
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• pp.528-533
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• 2018

In recent years, solar cells based on crystalline silicon(c-Si) have accounted for much of the photovoltaic industry. The recent studies have focused on fabricating c-Si solar modules with low cost and improved efficiency. Among many suggested methods, a photovoltaic module with a shingled structure that is connected to a small cut cell in series is a recent strong candidate for low-cost, high efficiency energy harvesting systems. The shingled structure increases the efficiency compared to the module with 6 inch full cells by minimizing optical and electrical losses. In this study, we propoese a new Conductive Paste (CP) to interconnect cells in a shingled module and compare it with the Electrical Conductive Adhesives (ECA) in the conventional module. Since the CP consists of a compound of tin and bismuth, the module is more economical than the module with ECA, which contains silver. Moreover, the melting point of CP is below $150^{\circ}C$, so the cells can be integrated with decreased thermal-mechanical stress. The output of the shingled PV module connected by CP is the same as that of the module with ECA. In addition, electroluminescence (EL) analysis indicates that the introduction of CP does not provoke additional cracks. Furthermore, the CP soldering connects cells without increasing ohmic losses. Thus, this study confirms that interconnection with CP can integrate cells with reduced cost in shingled c-Si PV modules.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.182-187
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• 2009

본 논문에서는 에너지 하베스팅의 일환으로 상용의 RFID시스템의 리더 안테나에서 방사되는 RF에너지를 활용하여 무선센서노드의 전원부를 구성하고자 하였다. 이를 위해 렉테나(Rectenna)를 구성하고 효율이 높은 부스트 컨버터를 구성하여 RF전력으로부터 배터리를 충전할 수 있는 DC전력을 얻도록 하였다. RFID 안테나로부터 1.2[W] RF출력 시, 구현된 렉테나로 1[m]거리에서 3.1[mW], 5.5[m]에서 1[mW]정도의 전력을 얻을 수 있었다. 배터리와 연결 시 변환효율을 높이기 위한 부스트 컨버터의 특성은 4[m]거리에서 변환효율 79.3[%], 실제 변환되어 배터리를 충전할 수 있는 전력은 1.36[mW]를 얻을 수 있었으며, 이 값은 무선센서노드로 응용이 가능한 값이다.

• 도시과학
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• 제9권1호
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• pp.1-6
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• 2020

The thermoelectric characteristics of alkali activated slag composites containing multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) was investigated in the present study. Three different MWCNT contents and exposed temperatures were considered, and their thermoelectric-related properties and internal structures were analyzed. It was found that the alkali activated slag composite with MWCNT 2.0 wt.% and the exposed temperature of 150℃ were the optimal condition to obtain the highest Seebeck coefficient and power factor. Based on the feasibility study, the extended size thermoelectric module with 130 elements was fabricated, and tested the electricity production capacity. Consequently, the present thermoelectric module produced 30.83 ㎼ of electricity at ∆T=178.4℃.

• Current Photovoltaic Research
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• 제9권2호
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• pp.45-50
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• 2021

Agrovoltaic system is a concept that combines agriculture and photovoltaic (PV) system by applying a PV system to the upper part of farmland. In this study, we developed a folding drive system for an agrophotovoltaic (agroPV) module (150 Wp/4×9 cell) exclusively for pear farming with 10 kW capacity. The system was installed in 2018, and the growth characteristics and quantity of pears under the agroPV folding system have been investigated for 2 years. We found that thare is no differences of the characteristics of pears grown under the agroPV system compared to the pears grown without the system (control) except the percutaneous color L of pear. However, the weight and sugar content of the pear grown under the agroPV system were decreased by 4.5% and 1.3°Bx compared to that of the control, respectively. We assume that this is mainly due to the influenced of the delay in flowering as upper PV module block some of sunlight. However, interestingly, when we deleyed the pear harvesting by 2 weeks, the weight of pears increased by 8.5% and they became nearly the sample as the control pears harvested 2 week earlier. In addition, we also found that the agroPV modules decrease the fall rate of pear when the typoon struck, also it mitigates cold damage by 38% during April by protecting from frost. In conclusion, it can be said that the agroPV system help to protect target crops from the environmental conditions and the quality of the crops are similar to the that of control.

• 토지주택연구
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• 제7권3호
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• pp.131-136
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• 2016

이 연구에서는 선행 연구에서 개발된 진동과 압력을 병합한 하이브리드 에너지하베스팅 블록의 성능을 개선하였다. 이와 같이 개선된 에너지블록의 발전 성능을 측정하고 앞서 개발된 제품들과의 에너지성능을 비교 분석하였다. 이전 모델에서는 중앙부에 압전체, 그리고 양측면에 진동인가형 전자기유도부를 배치했었다. 개선모델은 하나의 블록에 세 개의 단위모듈을 연속으로 배치하였다. 하나의 단위모듈의 상부에는 압전체를, 하부에는 세 개의 전자기부를 두는 방식으로 설계 변경하였다. 이와 같이 개선된 에너지블록에 대한 실험실 조건에서의 발전성능 평가결과, 1회 연속 가신 시에는 1.066W로 선행 대비 235%, 5회 연속 가진 시에는 1.830W로 선행대비 177%의 성능개선 효과를 얻을 수 있었다. 하이브리드 에너지블록의 개발목적은 주차장 출입부에 설치하여 차량이 에너지블록을 통과할 때 압력과 진동에 의해 전기를 생산하고자 하는 것이다. 이때 생산되는 전기는 주차장 출입구에 경광등과 LED 안내전광판 가동용으로 활용하고자 하는 것이다. 따라서 향후 실제 주차장에 설치를 통한 실험실조건과 실제조건에서의 발전성능을 검증할 필요가 있을 것으로 사료된다.

• 센서학회지
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• 제27권2호
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• pp.112-117
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• 2018

In this study, a bender-type piezoelectric energy harvester was fabricated and evaluated to compensate for the disadvantages of high-power generation only in the resonance frequency range of a piezoelectric harvester using a piezoelectric cantilever. The generated power was investigated according to various changes in the vibration environment. Compared with the piezoelectric cantilever module, the bender-type piezoelectric module showed a larger number of peak voltages. The primary peak voltage shifted toward the low frequency when the spring was coupled to the bender-type piezoelectric module. The harvester of the three bender-type modules had a vibration frequency exceeding 1 mW in the 34-45 Hz range and generated 3.112 mW of power at the vibration frequency of 38 Hz. The harvester of the six bender-type modules had a vibration frequency exceeding 1 mW in the 31-45 Hz range and generated 3.081 mW of power at the vibration frequency of 35 Hz.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권4호
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• pp.149-156
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• 2019

5쌍의 Bi₂Te₃계 p-n 가압소결체 열전레그들로 구성되어 있으며 상하부 기판이 없고 내부는 polydimethylsiloxane (PDMS)로 충진되어 있는 신축열전모듈을 형성하고, 이의 신축특성과 발전특성을 분석하였다. 신축열전모듈에 변형률 0~0.1 범위의 신축변형 싸이클을 10회 인가하여도 모듈의 integrity가 잘 유지되었으며, 인장변형률이 0.2로 증가시 Cu 전극과 열전레그 사이의 접합부 파단에 의해 모듈이 open 되었다. 신축열전모듈은 열전레그 양단간의 온도차가 2.2 K일 때 4.6 mV의 open circuit 전압을 나타내었으며, 변형률 0~0.1 범위의 인장변형에 의한 open circuit 전압의 변화는 5% 미만이었다. 신축열전모듈은 0.1의 변형률로 인장된 상태에서 레그 양단간 온도차 2.2 K에 의해 18.5 ㎼의 최대발전출력을 나타내었다.

• 센서학회지
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• 제29권4호
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• pp.261-265
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• 2020

In cantilever type piezoelectric energy harvester, the amount of power generation decreases rapidly when outside a certain frequency. The thickness and weight of the cantilever metal plate were modified to develop cantilevers that could produce high power over a wide frequency range. The thicker the cantilever, the higher the power in the higher frequency range. As the weight of the mass increased, the cantilever tended to generate higher power, and the frequency band decreased. A 0.6 mm metal plate cantilever that had a mass of 3.3 g generated power that exceeded 3 mW within the 91-102 Hz range, with average and output values of 9.484 mW and 20.748 mW, respectively, at 99 Hz.