• 한국분말재료학회지
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• 제29권2호
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• pp.152-158
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• 2022

Thermoelectric materials can reversely convert heat and electricity into each other; therefore, they can be very useful for energy harvesting from heat waste. Among many thermoelectrical materials, SnSe exhibits outstanding thermoelectric performance along the particular direction of a single crystal. However, single-crystal SnSe has poor mechanical properties and thus it is difficult to apply for mass production. Therefore, polycrystalline SnSe materials may be used to replace single-crystal SnSe by overcoming its inferior thermoelectric performance owing to surface oxidation. Considerable efforts are currently focused on enhancing the thermoelectric performance of polycrystalline SnSe. In this study, we briefly review various enhancement methods for SnSe thermoelectric materials, including doping, texturing, and nano-structuring. Finally, we discuss the future prospects of SnSe thermoelectric powder materials.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권6호
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• pp.620-626
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• 2023

Energy harvesting technology, which converts wasted energy sources in everyday life into usable electric energy, is gaining attention as a solution to the challenges of charging and managing batteries for the driving of IoT sensors, which are one of the key technologies in the era of the fourth industrial revolution. Hybrid energy harvesting technology involves integrating two or more energy harvesting technologies to generate electric energy from multiple energy conversion mechanisms. In this study, a hybrid energy harvesting device called TMPPEG (thermo-magneto-piezoelectric-pyroelectric energy generator), which utilizes low-grade waste heat, was developed by incorporating PVDF polymer piezoelectric components and optimizing the system. The variations in piezoelectric output and thermoelectric output were examined based on the spacing of the clamps, and it was found that the device exhibited the highest energy output when the clamp spacing was 2 mm. The voltage and energy output characteristics of the TMPPEG were evaluated, demonstrating its potential as an efficient hybrid energy harvesting component that effectively harnesses low-grade waste heat.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권3호
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• pp.203-214
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• 2022

Thermoelectric (TE) heating and cooling devices, which are able to directly convert thermal energy into electrical energy and vice versa, are effective and have exhibited a potential for energy harvesting. With the increasing consumer demands for various wearable electronics, organic-based TE composite materials offer a promise for the TE devices applications. Conductive polymers are widely used as flexible TE materials replacing inorganic materials due to their flexibility, low thermal conductivity, mechanical flexibility, ease of processing, and low cost. In this review, we briefly introduce the latest research trends in the flexible TE technology and provide a comprehensive summary of specific conductive polymer-based TE material fabrication technologies. We also summarize the manufacture for high-efficiency TE composites through the complexation of a conductive polymer matrix/inorganic TE filler. We believe that this review will inspire further research to improve the TE performance of conductive polymers.

• 전기전자학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.373-377
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• 2016

열전 변환 에너지 하베스팅을 위한 저 전력 부스트 컨버터에 사용하는 새로운 Zero Current Sensor (ZCS)를 이 논문에서 제안한다.새로 제안하는 ZCS를 사용하는 Zero Current Switching은 기존 방식인 아날로그 비교기를 사용한 Zero Current Switching방식 보다 파워 측면에서 큰 장점을 보이고 기존의 다른 방식인 딜레이 라인을 이용하는 Zero Current Switching 방식보다 면적에서 큰 장점을 보인다. 새로운 ZCS는 기존의 아날로그 비교기에 고의적으로 offset을 발생시키고 offset의 양을 digital code로 calibration 하여 출력이 나오는 시간을 조절한다. 새로운 ZCS를 이용한 Zero Current Switching은 기존의 아날로그 비교기를 이용한 Zero Current Switching 보다 대략 10배정도 적은 파워를 사용하면서 같은 성능을 보인다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
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• pp.247-250
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• 2012

본 논문에서는 열전에너지 하베스팅을 위한 DC-DC 부스트 변환기를 설계하였다. 설계한 변환기는 열전소자의 작은 출력 전압으로부터 start-up 블록을 통해 일정 전압까지 승압된 $V_{DD}$를 얻으며, 이는 내부 블록들을 동작시키는데 사용된다. $V_{DD}$가 원하는 전압 값에 도달하면 detector가 이를 감지하여 start-up 블록을 off 시킴으로써 전류소모를 최소화하였다. 비교기의 출력에 따라 $V_{DD}$를 위한 DC-DC 변환기와 최종출력 $V_{OUT}$을 위한 변환기를 번갈아가며 동작시켜서 최종적으로 승압된 출력을 얻는다. 모의실험 결과, 설계한 변환기는 열전소자로부터 200mV의 전압을 입력받아 2.8V의 전압을 출력한다. 0.35um CMOS공정을 사용하여 설계한 칩의 크기는 PAD를 포함하여 $1.52mm{\times}0.95mm$이다.

• 한국도로학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.93-101
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• 2010

최근 녹색뉴딜혁명으로 새로운 청정에너지원의 활용이 요구됨에 따라, 철로나 도로같은 생활주변의 사회기반시설에서 발생되는 열 에너지의 하베스팅 가능성을 검증하기 위해 도시 및 생활주변에서 느껴지는 뜨거운 열과 온도를 열전현상을 이용한 Bi-Te계열의 열전소자를 통해 열-전기변환 가능성을 확인하고, 도시산업 기반시설의 열원 및 주변환경변화를 고려한 실험을 통해 발생되는 전기적 특성을 확인하여, 도시에서 무의식적으로 폐기되고 있는 열에너지의 효율적인 활용방안에 대하여 모색하였다. 아스팔트 포장도로나 콘크리트 구조물등의 사회기반시설에서 발생 가능한 열원의 온도차를 열전소자 양단에 공급하고, 열전달 방법과 재료 공급시간 등을 변수로 하여 발생하는 전기적 특성을 측정한 실험결과 $70^{\circ}C$의 온도차와 $1m^2$의 면적에서 약 20.82W의 전력을 얻을 수 있음을 확인함으로써 열에너지 회수 가능성을 검증하였고, 산업기반시설에서 발생하는 열원의 온도변화율 및 변환면적이 열-전기변환에 있어서 가장 큰 영향을 미치고 있는 것을 확인하였다. 또한 효율적인 열전 발전을 위해서는 열전소자 자체의 변환효율성능의 향상과 더불어 열에너지원의 열손실 감소, 열보존율 향상 등의 활용방법을 통해 효율적이고 지속적인 열전 발전의 가능성이 있음을 확인하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제10권6호
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• pp.784-791
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• 2010

In this paper, a resonant pulse power converter (RPPC) is proposed. The proposed RPPC transfers the pulse-shape power from a DC source to a load periodically. The RPPC consists of a resonant circuit and a resonant pulse converter driven by a self-switching circuit. Depending on the magnitude difference between the input and output voltages, the operations of the RPPC are divided into 4 modes; boost mode, hybrid mode, direct mode and cut-off mode, respectively. The main switch of the RPPC turns on in the ZCS condition and off in the ZVS condition spontaneously. The operational principles of a RPPC using the self-switching technique are analyzed and verified in experiments. An example of a RPPC application is demonstrated in the area of thermoelectric energy harvesting.

• 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℃.

• Journal of Magnetics
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• 제20권3호
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• pp.252-257
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• 2015

This paper investigates the concept and implementation of an energy harvesting device using a ferrofluid sloshing movement to generate an electromotive force (EMF). Ferrofluids are often applied to energy harvesting devices because they have both magnetic properties and fluidity, and they behave similarly to a soft ferromagnetic substance. In addition, a ferrofluid can change its shape freely and generate an EMF from small vibrations. The existing energy harvesting techniques, for example those using piezoelectric and thermoelectric devices, generate minimal electric power, as low as a few micro-watts. Through flow analysis of ferrofluids and examination of the magnetic circuit characteristics of the resultant electromagnetic system, an energy harvester model based on an electromagnetic field generated by a ferrofluid is developed and proposed. The feasibility of the proposed scheme is demonstrated and its EMF characteristics are discussed based on experimental data.

• 기술혁신학회지
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• 제17권1호
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• pp.25-44
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• 2014

우리나라 정부는 최우선 국정운영 전략으로 '창조경제'를 강조하면서, '국민 행복과 희망의 새 시대 실현'이라는 비전달성을 위해 범정부차원에서 다양한 실천방안을 수립 추진하고 있다. 창의적인 아이디어가 가치 있는 지식재산으로 창출한다는 점에서 지식재산은 창조경제의 핵심 요인이라 할 수 있다. 본 연구에서는 지식재산 중 대표적인 특허정보를 활용하여 주요 5개국의 기술경쟁력을 분석하였다. 기술경쟁력 분석을 위한 평가항목으로는 기술활동력, 특허경쟁력, 시장확보력, 특허집중력을 설계하였으며, 특허출원건수, 패밀리특허 수, 삼극특허 수, 특허집중지수를 평가요소로 반영하여 배점하였다. 분석대상 기술로는 KISTI에서 발표한 미래기술백서 2013의 미래기술 500선에 선정된 에너지 하베스팅 기술을 대상으로 분석하였다. 에너지 하베스팅 기술의 주요 세부기술인 열전, 압전, 태양광 소자를 이용한 기술로 분류하여 각 세부기술별 각 세부기술별 특허정보를 조사 분석하여 기술경쟁력을 파악하였다. 그 결과, 미국이 열전소자와 압전소자 이용기술에서 75점, 70점으로 1위를 차지하였고, 태양광 소자를 이용한 에너지 하베스팅 기술에서는 일본(90점)이 1위를 차지하였다. 한국은 압전과 태양광 소자를 이용한 분야에서 2위를 차지하였으며, 열전소자를 이용한 기술에서는 5위를 차지한 것으로 분석되었다.