• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제8권1호
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• pp.17-30
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• 2021

This is an investigation for a more electric regional aircraft, considering the ATR 72 aircraft as an example and the electrification of its four double slotted flaps, which were estimated to require an energy of 540 Wh for takeoff and 1780 Wh for landing, with a maximum power requirement of 35.6 kW during landing. An analysis and evaluation of three energy harvesting systems has been carried out, which led to the recommendation of a combination of a piezoelectric and a thermoelectric harvesting system providing 65% and 17%, respectively, of the required energy for the actuators of the four flaps. The remaining energy may be provided by a solar energy harvesting photovoltaic system, which was calculated to have a maximum capacity of 12.8 kWh at maximum solar irradiance. It was estimated that a supercapacitor of 232 kg could provide the energy storage and power required for the four flaps, which proved to be 59% of the required weight of a lithium iron phosphate (LFP) battery while the supercapacitor also constitutes a safer option.

• ETRI Journal
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• 제45권3호
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• pp.519-533
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• 2023

This paper implements a simultaneous solar and thermal energy harvesting system, as a hybrid energy harvesting (HEH) system, to convert ambient light into electrical energy through photovoltaic (PV) cells and heat absorbed in the body of PV cells. Indeed, a solar panel equipped with serially connected thermoelectric generators not only converts the incoming light into electricity but also takes advantage of heat emanating from the light. In a conventional HEH system, the diode block is used to provide the path for the input source with the highest value. In this scheme, at each time, only one source can be handled to generate its output, while other sources are blocked. To handle this challenge of combining resources in HEH systems, this paper proposes a method for collecting all incoming energies and conveying its summation to the load via the current mirror cells in an approach similar to the maximum power point tracking. This technique is implemented using off-the-shelf components. The measurement results show that the proposed method is a realistic approach for supplying electrical energy to wireless sensor nodes and low-power electronics.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.87-96
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• 2011

대량의 화석연료 소비로 인한 지구 생태계의 부작용에 따라 전 세계적으로 저탄소와 지속가능한 신재생에너지의 활용이 요구되고 있다. 본 논문에서는 여름철 아스팔트 포장도로에서 발생하는 열에너지를 열전현상을 이용하여 전기에너지로 변환하여 에너지 위기를 새로운 성장의 기회로 전환하려 하였다. 이를 위해 열발전소자의 전기적 특성실험과 아스팔트 포장도로 시험체에 열발전소자 매입 및 열 회수 파이프 매입 실험을 통해 에너지 하베스팅 전력을 측정하여 가장 효과적인 아스팔트 포장도로의 열에너지 하베스팅을 위한 시스템 구축방안을 검토하였으며, 결국 아스팔트 포장도로에서 발생하는 지속가능한 열 에너지원을 활용함과 동시에 환경보존과 경제성장을 도모할 수 있는 신개념의 녹색도로 사회기반시설을 제안하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
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• pp.255-258
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• 2012

본 논문에서는 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 제베크효과를 이용한 열전소자로 전기에너지를 발생시키고, 전압이 최대전력이 발생하는 지점에서 동작하도록 하는 MPPT 제어기능을 갖는 에너지 하베스팅 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 열전소자의 오픈 전압을 주기적으로 샘플링 한 후, MPPT 제어 회로를 통해 최대전력 발생 지점인 오픈전압의 1/2에 해당하는 전압을 유지하면서 열전소자로부터 수확된 에너지를 스위치를 통해 부하로 전달하는 역할을 한다. 제안된 열전에너지 하베스팅 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였고 설계한 회로의 칩 면적은 패드를 제외하고 $1168.7{\mu}m{\times}541.3{\mu}m$이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.2487-2494
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• 2012

본 논문에서는 MPPT 제어 기능을 갖는 열에너지 하베스팅 회로를 설계하였다. MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어는 열전소자의 개방회로전압과 MPP 전압간의 관계를 이용하였으며 열전소자의 개방회로전압을 주기적으로 샘플링 함으로써 이를 이용해 MPPT 기준전압을 생성하여 이를 기준으로 부하로의 에너지 공급을 제어한다. 모의실험 결과 94%의 최대 전력 효율을 보였다. 제안된 열에너지 하베스팅 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였으며 설계된 칩 면적은 PAD를 제외하고 $1168.7{\mu}m{\times}541.3{\mu}m$이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권1호
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• pp.51-56
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• 2012

본 논문은 고파워 전자소자의 폐열로부터 에너지 수확을 목적으로 하는 열전생성기의 생성효율과 열적 성능에 대하여 논한다. 열경계저항을 포함하는 열전모델이 적용되어 생성효율과 고전력 전자소자의 junction 온도를 예측하였고 그 결과는 실험치로 검증되어진다. 검증결과는 예측치와 계측치의 오차가 작음을 보인다. 검증후 열전모델은 다양한 로드저항과 열원의 열율에서 생성효율, 열전생성기 양면의 온도차, 소자의 junction 온도를 예측한다. 본 연구는 로드저항이 생성효율, 열전생성기 양면의 온도차, junction 온도에 미치는 영향에 대해서도 탐구한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.284-293
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• 2013

본 논문에서는 열전에너지 하베스팅을 위한 저전압 DC-DC 부스트 변환기를 설계하였다. 설계된 변환기는 열전소자의 작은 출력전압으로부터 시동회로를 통해 일정 전압까지 승압된 VDD를 얻으며, 이는 내부 컨트롤 블록을 동작시키는데 사용된다. VDD가 원하는 전압 값에 도달하면 전압감지기가 이를 감지하고 시동회로에 공급되는 전류를 차단하여 전류소모를 최소화한다. 이후 비교기의 출력에 따라 VDD를 위한 DC-DC 변환기와 최종출력 VOUT을 위한 DC-DC 변환기를 번갈아가며 동작시켜서 최종적으로 승압된 VOUT을 얻는다. 모의실험 결과, 설계한 변환기는 200mV의 입력으로부터 2.65V의 VOUT을 출력하며, 최대 전력효율은 63%이다. $0.35{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 설계한 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $1.3mm{\times}0.7mm$이다.

• 한국세라믹학회지
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• 제54권6호
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• pp.518-524
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• 2017

A flexible thermoelectric device using body heat has drawn attention as a power source for wearable devices. In this study, thermoelectric thick films were fabricated by cold pressing method using p-type antimony telluride and n-type bismuth telluride powders in accordance with specific loads. Thermoelectric thick films were denser and improved the electrical and thermoelectric properties while increasing the load of the cold pressing. The thickness of the specimen can be controlled by the amount of material; specimens were approximately 700 um in thickness. Flexible thermoelectric devices were manufactured by using the thermoelectric thick films on PI (Polyimide) substrate. The process is cheap, efficient, easy and scalable. Evaluation of power generation performance and flexibility on the fabricated flexible thermoelectric device was carried out. The flexible thermoelectric device has great flexibility and good performance and can be applied to wearable electronics as a power source.

• 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.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.520-523
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• 2016

본 논문에서는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 갖는 열에너지 하베스팅을 위한 DC-DC컨버터를 설계하였다. 설계된 회로는 열전소자로부터 수확된 낮은 전압을 변환하여 부하에 승압된 전압을 공급한다. 시동회로는 제어기가 동작할 수 있는 VDD를 공급하고 결과적으로 Main 부스트 변환기의 파워스위치를 ON/OFF하게 되며, 스위칭 동작을 통해 부하에 승압된 전압을 공급한다. Bulk-driven 비교기를 이용하여 낮은 전압에서도 비교동작을 가능하게 하였고, 이를 이용하여 시스템 효율을 높이고, 전압안정화 동작을 하게 된다. 최대 효율은 76%이다. 제안된 회로는 0.35um CMOS 공정으로 설계되었으며, 모의실험을 통하여 동작을 검증하였다. 설계된 회로의 칩 면적은 $933um{\times}769um$이다.