• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.477-485
• /
• 2015

최근 무선 센서 네트워크(Wireless sensor network, WSN)의 제한된 수명을 근본적으로 해결하기 위하여 에너지 수집형 노드를 사용한 WSN 연구가 진행되고 있다. 하지만, 이러한 연구를 원활히 지원하기 위한 에너지 수집형 WSN 시뮬레이터는 거의 없는 상태이다. 에너지 수집형 WSN을 위한 시뮬레이터들은 기존의 배터리 기반 WSN 시뮬레이터의 에너지 모델과는 달리, 에너지 수집 모델과 소비 모델이 결합된 새로운 에너지 모델을 필요로 한다. 아울러 새로운 프로토콜 제안 시, 제안된 프로토콜의 성능과 비교할 수 있는 대표적인 에너지 수집형 WSN을 위한 라우팅 및 MAC 프로토콜들이 포함되어 있어야 한다. 본 논문에서는 다양한 환경 에너지 중 가장 널리 사용되는 태양 에너지 기반의 센서 노드 및 네트워크를 지원하는 시뮬레이터를 설계하고 구현하였다. 제안하는 시뮬레이터는 날씨 및 계절 등의 외부환경과 솔라셀 및 에너지 저장 장치 등의 내부 환경 특성을 고려하여 설계된 에너지 수집 모듈이 구현 되어있고, 태양 에너지 기반 무선 센서 네트워크를 위한 대표적인 라우팅 및 MAC 프로토콜 기법들이 구현 되어 있다. 아울러 사용자 친화형 GUI를 제공하여 손쉬운 사용이 가능하다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.201-206
• /
• 2022

에너지 하베스팅(Harvesting)은 1954년 미국 벨 연구소가 태양광을 에너지로 바꾸는 태양전지 연구를 진행하면서 소개된 개념이다. 이러한 에너지 하베스팅 기술은 일상생활 속 버려지거나 미활용 되는 에너지를 모아 전력으로 재활용하는 기술로서 에너지를 효율적으로 활용할 수 있게 하는 친환경 에너지 방안 중 하나로서 다양한 에너지를 적용할 수 있다. 특별히 태양광발전시스템의 경우 맑은 날에 비해 흐린 날씨에 전력생산 Loss가 발생하는 형태로 인버터에서 발생하는 전력 소모를 줄이기 위해, 배터리를 이용하여 발생하는 전기를 저장함으로써 에너지 하베스팅을 적용할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 일출, 일몰, 흐린 날씨 등의 낮은 일조량 구간에서 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 인버터 동작 최저전압 이하 및 소멸하는 전력을 회수하여 발전량을 개선하고자 한다. 이에 따라 태양광발전 전력량에 따른 시스템 및 알고리즘 개발과 일몰, 일출, 그 밖에 환경에서 발전되는 저 전력을 이용한 시스템과 알고리즘 개발을 통해 연구내용을 증명하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
• /
• pp.267-271
• /
• 2012

본 논문에서는 빛 에너지 하베스팅을 위한 전력관리회로를 제안한다. 솔라셀이 센서노드가 동작할 수 있는 충분한 전압을 출력할 경우는 Power Management Unit(PMU)를 통해 직접 솔라셀의 에너지를 부하로 공급하고, 솔라셀의 출력전압이 센서노드가 동작하기에 충분치 않다면 voltage booster(VB)를 통해 충분한 전압까지 승압하여 이를 PMU를 통해 부하로 공급하도록 설계하였다. 설계된 회로를 0.18um CMOS 공정으로 제작하여 측정한 결과, 솔라셀의 에너지를 PMU를 통해 직접 부하로 공급하는 경우는 보다 많은 에너지가 부하로 공급되었고, VB를 이용하여 PMU를 통해 부하로 에너지를 공급하는 경우는 낮은 전압을 출력하는 초소형 솔라셀에도 적용이 가능하였고 낮은 조도에서도 에너지 공급이 가능하였다.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.224-234
• /
• 2012

본 논문에서는 초소형 센서노드를 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어기능을 갖는 빛과 진동 에너지를 이용한 에너지 하베스팅 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 MPPT 제어를 통해 온칩 솔라 셀과 압전소자로부터 최대 가용 전력을 수확하고, 수확된 에너지를 저장 커패시터에 병합하여 저장한다. 병합된 에너지는 PMU(Power Management Unit)를 통해 센서노드로 공급된다. MPPT 제어는 변환소자의 개방전압과 MPP 전압간의 비례관계를 이용하여 구현하였다. 제안된 회로는 0.18um CMOS 공정으로 설계하였으며, 모의실험을 통해 동작을 검증하였다. 설계된 에너지 하베스팅 회로와 온칩 솔라 셀의 칩 면적은 각각 $2.85mm^2$와 $8mm^2$이다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제17권5호
• /
• pp.33-38
• /
• 2015

PURPOSES : The purpose of this paper is to investigate the application of thermoelectric technology to concrete structures for harvesting solar energy that would otherwise be wasted. In various fields of research, thermoelectric technology using a thermoelectric module is being investigated for utilizing solar energy. METHODS: In our experiment, a halogen lamp was used to produce heat energy instead of the solar heat. A data logger was used to record the generated voltage over time from the thermoelectric module mounted on a concrete specimen. In order to increase the efficiency of energy harvesting, various factors such as color, architecture, and the ability to prevent heat absorption by the concrete surface were investigated for the placement of the thermoelectric module. RESULTS : The thermoelectric module produced a voltage using the temperature difference between the lower and upper sides of the module. When the concrete specimen was coated with an aluminum foil, a high electric power was measured. In addition, for the power generated at low temperatures, it was confirmed that the voltage was generated steadily. CONCLUSIONS: Thermoelectric technology for energy harvesting can be applied to concrete structures for generating electric power. The generated electricity can be used to power sensors used in structure monitoring in the future.

• 한국산업정보학회논문지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.31-36
• /
• 2011

유비쿼터스 네트워크와 더불어 무선 센서 네트워크는 다양한 분야에 응용되고 있다. 무선 센서 네트워크의 노드들은 목표 지역에 비치되어 동작하게 되는데 그 공급원으로 대부분 배터리를 사용하고 있다. 배터리는 센서 네트워크의 응용에 제한된 에너지를 가짐으로써 교체나 충전 등의 어려움을 가진다. 따라서 센서노드의 수명을 연장시키기 위해 주변 환경으로부터의 에너지 하베스팅 기술 등이 연구 개발되고 있다. 특히 태양에너지는 다른 환경 에너지에 비하여 방대하고 짧은 시간에 많은 에너지를 얻을 수 있어 최근 널리 연구되어지고 있다. 본 연구에서는 Solar Cell을 이용하여 배터리 충전 및 센서노드를 구동하는 실험을 하고, 수집된 데이터와 배터리의 전압에 대한 분석을 통하여 센서노드를 구동하기 위해 필요한 배터리 충전시간과 센서노드 농작 가능성에 대하여 확인하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.18-23
• /
• 2023

스마트 센서는 IoT (Internet of Things) 서비스 구현을 위한 단말장치 역할의 핵심 구성요소이다. 본 논문에서는 스마트 센서의 전원 공급부를 에너지 하베스팅 장치를 이용하여 설계하는 방안을 연구하였다. 대표적인 에너지 하베스팅 장치인 태양전지와 압전소자를 적용하여 전원 공급부의 성능을 확인하고, 스마트 센서의 동작에 따른 전원 공급부 최적화 방안을 분석하였다. 또한 보조 전원장치인 배터리의 수명을 증가시킬 수 있는 방안을 제안하였다.

• 한국항행학회논문지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.99-106
• /
• 2017

본 논문에서는 배터리 외에 별도의 전력원이 없거나 전력이 부족한 사물인터넷 환경에서 스마트 비디오 디바이스에 에너지 공급을 위한 에너지 하비스팅 및 프로파일링 시스템을 설계한다. 에너지 하비스팅 모듈은 태양전지판에서 하비스팅 된 태양광 에너지를 스마트 비디오 디바이스에 전달하고, 에너지 프로파일링 모듈은 디바이스 내부 배터리 유출 전류와 전압, 프로세스 소비 에너지를 측정하고 이를 이용하여 에너지 하비스팅 모듈로부터 디바이스 내부로 유입된 에너지와 디바이스 내부 소비 에너지를 계산한다. 실제 환경에서 측정한 하비스팅 된 에너지를 기상청이 제공하는 지역 일사량으로부터 계산한 에너지와의 비교를 통해 설계한 에너지 하비스팅 및 프로파일링 시스템의 적합성을 검증한다. 설계한 에너지 하비스팅 및 프로파일링 시스템은 지속 가능한 스마트 비디오 디바이스나 사물인터넷용 센서 설계에 활용될 수 있다.

• 융합정보논문지
• /
• 제11권11호
• /
• pp.151-158
• /
• 2021

본 논문에서는 차세대 태양전지로 대표되는 유기, 염료 감응형, 페로브스카이트 태양전지의 최신 연구 동향과 건축, 조형예술, 의류패션 등 분야를 막론한 다양한 산업의 소재로의 과제와 활용 가능성을 분석하였다. 더불어, 웨어러블 IoT 장치와 결합하여 자연 및 인공광과 우리 몸의 움직임에 따라 생성되는 크고 작은 진동 에너지를 전기에너지로 공급하는 역할을 하게 될 '스마트 텍스타일 하이브리드 에너지 하베스팅 소자'의 새로운 미래전망과 그 가능성을 제시하였다. 차세대 태양전지와 마찰·압전소자를 융합한 '하이브리드 텍스타일 에너지 하베스팅 디바이스'는 4차 산업혁명 시대의 웨어러블 IoT 기기에 소재 자체로 결합하여 새로운 '융합 일체형 스마트 의류'로 발전할 것이다. 이 연구가 제안한 차세대 나노기술과 소자가 에너지 하베스팅 기능을 갖는 스마트 섬유 소재 분야에 적용되고, 미래 의류 산업에 융합되어 의료, 헬스케어 등 다양한 분야에 AI 서비스 제공하는 창의적인 제품으로 진화하는 패러다임의 전환점이 되길 바란다.

• Applied Biological Chemistry
• /
• 제23권1호
• /
• pp.73-83
• /
• 1980

디노프라젤레이트(dinoflagellate)들의 광채취색소단백질들은 안데나색소복합체들 내에서 카로테노이드(페리디닌)로부터 크로필 a로 실질적으로 100%의 효율을 갖는 에너지전달현상을 보여준다. 이와같이 디노프라젤레이트에서 광합성을 위한 태양에너지의 채취가 (특히 청(靑)색광에서) 높은 효율로 일어나는 것은 단백질표면의 갈라진 틈안에 위치한 페리디닌과 프로로필 a의 독특한 분자배치에 기인하는 것이다. 고등식물에서 가로테노이드와 크로로필 a 사이에 일어나는 에너지 전달메카니즘에 관해서도 디노프라젤레이트 안데나 색소복합체들과 비교해서 고찰하였다. Algae에서 광합성을 위한 태양에너지, 특히 적(赤)색광의 채취를 다룬 하나의 예로서 Chroomonas Species의 보조광합성색소단백질인 크로오오 모나스 피코시아닌의 분자토포그라피와 에너지전달도 역시 고찰하였다.