• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1246-1247
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• 2008

With recent advanced in portable electric devices, wireless sensor, MEMS and bio-Mechanics device, the new typed power supply, not conventional battery but self-powered energy source is needed. Particularly, the system that harvests from their environments are interests for use in self powered devices. For very low powered devices, environmental energy may be enough to use power source. Therefore, in other to made piezoelectric energy harvesting device, PMN-PZT thick film was formed by the screen printing method on the Ag/Pd coated alumina substrate. The layer was 8 layers and slurry where a-terpineol, ethycellulose, ferro B-75001 as Vehicle, PMN-PZT powder used are fabricated by ball mill. The output power quality was be also investigated by changing the load resistance, weight and frequency. The made piezoelectric energy harvesting device was resulted from the conditions of 33$k{\Omega}$, 0.25g, 197Hz respectively. The thick film was prepared at the condition of 2.75Vrms, and its power was 230${\mu} W$ and its thickness was 56${mu}m$. The piezoelectric energy harvesting device output voltage was increased, when the load weight, load resistance was increasing and resonance frequency was diminishing. The other side, resonance frequency was diminished, when the weight was increasing. And output power was continuously it changed by load resistance, output voltage, weight and resonance frequency.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.550-553
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• 2009

도로 환경 모니터링을 위한 센서 노드의 전력원으로 유도풍을 이용한 압전에너지 하베스팅 기술은 기존 재생 에너지의 설치 및 작동 조건에 영향을 받지 않고, 도로상에 주오염원인 자동차에서 발생되는 폐에너지를 활용하는 친환경적 에너지 순환시스템을 구현하는 핵심 요소이다. 차량 유도풍에 의해 발생되는 풍압으로 도로 상의 구조물에 진동을 유발한다. 이 때 발생한 진동 에너지는 압전체를 통해 전기 에너지로 변환, 저장할 수 있다. 이렇게 저장된 에너지는 센서의 구동과 무선 데이터 송수신을 위한 센서 노드의 전력원으로 사용함으로써 별도의 전력원이 필요없게 된다. 본 연구에서는 60km/h로 주행하는 한 대의 차량에 의해 2.7m/s의 유도풍이 발생하여 0.6g로 도로 상의 구조물에 에너지를 전달하게 된다. 전달된 에너지가 압전체를 통해 15uJ 전기에너지로 저장된다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.82-88
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• 2018

본 논문에서는 차량 주행 시 노면으로부터 진동 에너지를 흡수해 에너지 하베스팅을 통해 전기에너지 발생이 가능한 전자기 현가장치의 구조와 현가장치 내에 결합되어 전자기 댐퍼 역할을 하는 8극 8상의 선형 발전기의 구조를 검토하였다. 실제 주행 노면에 따른 전자기 현가장치의 에너지 하베스팅 효과를 비교하기 위해 차량 시뮬레이션 프로그램인 Carsim과 Simulink를 연동하여 민군 겸용 차량 모델을 사용해 두 가지 실제 노면인 아스팔트 노면과 비포장도로 노면 조건에 대한 모의 주행시험을 수행한 결과, 아스팔트 노면과 비포장도로에서 현가장치의 상대 변위 각각 8mm, 13mm의 결과가 나타났다. 다음으로 전자기 현가장치 내에 결합된 선형 발전기를 모델링 하여 도출한 현가장치 상대 변위 값을 적용해 상용 전자기 해석 프로그램인 ANSYS MAXWELL을 이용해 동일한 해석조건을 적용하여 해석 시간 0.3s 동안 전자기 시뮬레이션을 수행하여 시간에 따른 발전량 결과를 도출해 비교하였으며 비포장도로와 아스팔트 노면에서의 평균 발전량은 각각 198.6W, 98.7W로 비포장도로의 경우 103.7% 높은 값을 보이는 것을 확인하였다. 마지막으로 노면의 주파수와 현가장치 입력 변위가 발전 출력에 영향을 끼치는 민감도를 비교한 결과 두 변수의 민감도는 각각 1.725, 1.283으로 노면 주파수가 전자기 시뮬레이션 출력변수인 평균 발전량에 34.5 % 높은 영향을 끼치는 결과를 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권5호
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• pp.274-278
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• 2016

A road energy harvester was designed and fabricated to convert mechanical energy from the vehicle load to electrical energy. The road energy harvester is composed of 20 piezoelectric materials. This study attempted to evaluate output depending on pavement materials when paving road piezoelectric energy harvester in the road. Harvester is the bender type and is the method of supporting the both ends of piezoelectric material and applying the load in the middle part. Harvester was paved in the type paved with asphalt, type paved with cement and in the exposed type not covering the top of harvester. The output characteristics were compared and evaluated depending on changes in vehicle load and vehicle speed changes. As vehicles, truck (11.9 ton), SUV(1.6 ton) and sedan (1.5 ton) were used and the output characteristics when driving at the interval of 10 km/h from 10 km/h to 100 km/h were evaluated.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 전력전자학술대회
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• pp.210-211
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• 2017

본 논문에서는 자동차가 주행 시 노면에서 발생되는 충격을 흡수하는 현가장치에서 전기에너지를 얻기 위한 에너지 하베스팅 기술에 적용 가능한 전력변환 시스템에 관하여 연구 하였다. 제안된 전력변환장치는 2상 AC-DC 다이오드를 직렬로 구성하여 선형 발전기의 서로 다른 주파수와 크기를 갖는 출력전압에 대해 효과적으로 전기에너지로 변환하도록 하였다. 제안한 전력변환시스템의 가능성을 확인하기 위해 시뮬레이션과 실험을 통하여 검증하였다.

• Journal of Magnetics
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• 제18권4호
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• pp.473-480
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• 2013

A new concept design of electromagnetic energy harvester is proposed for powering a tire pressure monitoring sensor (TPMS). The thin coil strap is attached on the circumferential surface of a rim and a permanent magnet is placed on the brake caliper system. When the wheel rotates, the relative motion between the magnet and the coil generates electrical energy by electromagnetic induction. The generated energy is stored in a storage unit (rechargeable battery, capacitor) and used for TPMS operation and wireless signal transmission. Innovative layered design of the strap is provided for maximizing energy generation. Finite Element Method (FEM) and experiment results on the proposed design are compared to validate the proposed design; further, the method for design improvement is discussed. The proposed design is excellent in terms of durability and sustainability because it utilizes the everlasting rotary motion throughout the vehicle life and does not require material deformation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.255-262
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• 2016

철도차량의 안정성과 신뢰성을 위해 상시 자가진단 시스템의 필요성이 높아지고 있다. 통상적으로 이러한 모니터링 시스템에는 유선 센서가 쓰여 왔는데, 설치 장소의 제약이 적은 무선 센서의 활용과 유지보수의 문제를 위해서는 무선 센서의 전원 문제를 해결하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 고속으로 주행하는 차량 주변의 에너지를 활용하여 친환경적이면서 반영구적인 자가 발전의 방편으로 열전 발전의 적용성을 검토하였다. 차량의 주행 조건에 따라 열전 발전 모듈이 설치될 차축 베어링 커버의 온도 차이에 대한 측정이 먼저 이루어졌고, 여기에 상용 열전 소자 모듈을 장착하여 그 성능을 테스트 하였다. 주어진 조건에서 출력을 높이기 위해 부하 저항 및 열전 소자 전용 회로를 적용하여 효과를 분석한 결과, 저온부의 효과적인 냉각 및 열손실의 최소화를 통해 열전 발전을 통한 무선 센서 전원 공급이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제25권7호
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• pp.511-515
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• 2012

A road energy harvester was designed and fabricated to convert mechanical energy from the vehicle load to electrical energy. The road energy harvester is composed of 24 piezoelectric cantilevers and a vehicle load transfer mechanism. Applying a vehicle load transfer mechanism rather than directly installing energy harvesters under roads decreases the area of road construction and allows more energy harvesters to be installed on the side of the road. The power generation amount with respect to the vehicular velocity change was assessed by installing the vehicle load transfer mechanism and the energy harvester in the form of speed bumps and underground. The energy harvester installed in a speed bump form generated power of 7.61 mW at the vehicular velocity of 20 km/h. Also, power generation of the energy harvester installed in the underground form was 63.9 mW at the vehicular velocity of 28 km/h. Although the number of piezoelectric cantilevers was reduced by 1/3 to 24 in comparison to the previous research results with 72 piezoelectric cantilevers, similar power generation characteristic value was obtained within the vehicular velocity of 20 km/h by altering the vehicle load transfer mechanism and cantilever vibration method.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권7호
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• pp.554-558
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• 2011

Piezoelectric energy harvester (PEH) as a box type was fabricated in order to harvest mechanical energy imparted to roadways from passing vehicles and convert it into electricity. The PEH was composed of 72 piezoelectric cantilevers with 9 springs with elasticity stick to a bottom of the PEH. For the single piezoelectric cantilever, when a single push with approximately 5 mm displacement was incident to it, power of 0.355 mW was produced at $100\;k{\Omega}$. It is found that the power from the single piezoelectric cantilever increases when spring constant is high. We investigated power of PEH when the moving vehicle passes in it. Power was increased with increasing vehicle speed. When vehicle speed is 30 km/h, power is 20.6 mW.