• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.224-229
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• 2023

최근 각종 전자기기의 소형화와 웨어러블 디바이스의 수요가 증가함에 따라 IT 기기들의 나노화가 진행되는 추세이며, 이에 따른 배터리의 크기 및 용량 등의 한계를 극복하기 위하여 에너지 하베스팅 기술인 마찰 대전에 대한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 불소계 코팅을 진행한 양극산화 알루미늄은 대전 서열에서 음극 성향이 높은 대전층과 대전된 전하가 전극으로 손실없이 전달되도록 도와주는 절연층 그리고 전극을 모두 포함하고 있는 구조로서 마찰 대전 나노발전기의 적용에 있어 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 마찰대전 나노발전기 적용에 유리한 양극산화 알루미늄을 활용하여 마찰대전 나노발전기에 영향을 미치는 표면 형상 및 절연층의 두께를 조절하여 발전량과의 상관관계에 대하여 분석하였다. 이러한 분석을 통하여 추후 마찰대전 나노발전기 제작에 있어 면적 대비 발전량을 증가시킬 수 있는 방향을 제시할 수 있었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.589-590
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• 2013

The fast development of electronic devices towards wireless, portable and multi-functionality desperately needs the self-powered and low maintenance power sources. The possibility to coupling the nanogenerator to wearable and portable electronic device facilitates the self powered device with independent and self sustained power source. Nanogenerator has ability to convert the low frequency mechanical vibration to electrical energy which is utilized to drive the electronic device [1]. The self powered power source has the ability to generate the power from environment and human activity has attracted much interest because of place and time independent. The human body motion based energy harvesting has created huge impact for future self powered electronics device applications. The power generated from the human body motion is enough to operate the future electronic devices. The energy harvesting from human body motion based on triboelectric effect has simple, cost-effective method [2, 3] and meet the required power density of devices. However, its output is still insufficient to driving electronic devices in continues manner so new technology and new device architecture required to meet required power. In the present work, we have fabricated the triboelectric nanogenerator using PDMS polymer. We have studied detail about the power output of the device with respect to different polymer thickness and varied separation distance.

• 한국포장학회지
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• 제28권3호
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• pp.193-199
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• 2022

Sustainable energy supplies without the recharging and replacement of charge storage device have become increasingly important. Among various energy harvesters, the triboelectric nanogenerator (TENG) has attracted considerable attention due to its high instantaneous output power, broad selection of available materials, eco-friendly and inexpensive fabrication process, and various working modes customized for target applications. The TENG harvests electrical energy from wasted mechanical energy in the ambient environment. TENG devices are very likely to be used in next-generation renewable energy and energy harvesting. TENG devices have the advantage of being able to manufacture very simple power devices. In this experiment, various organic dielectrics and inorganic dielectrics were used to improve the open voltage of TENG, Among the various organic dielectrics, Teflon-based FEP, which has the highest electron affinity, showed the highest open voltage and Al electrode was fabricated on Teflon substrate by sputtering deposition process. And AAO (Anodized Aluminum Oxide) nanostructures were applied to maximize the specific surface area of the TENG device. The power generation of TENG within the acceleration level (0.25, 0.5, 1.0, 1.5 and 2 G) and the frequency range (5-120 Hz) of the domestic transport environment was up to 4 V.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제26권1호
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• pp.9-15
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• 2019

본 연구에서는 3차원 기공구조를 지닌 금속 및 고분자 소재를 이용한 수직 마찰모드의 정전기반 나노발전기(triboelectric nanogenerator, TENG) 제조기술을 소개하고 이에 관한 응용 연구를 수행하였다. 다양한 장점을 지닌 3차원 기공구조를 활용하여 설계된 간단하며 효율적인 나노발전기로, 반복적인 접촉/분리를 통해, 120 V에 이르는 순간 전압특성과 최대 출력 $0.74mW/m^2$을 획득하였다. 실제적인 응용 연구로 48개의 발광소자 구동 실험을 실시하였으며, 저전력 소비 전자소자 장치로의 응용 확장성을 확인하기 위해 회로 구성을 통한 커패시터 축적기능을 확인하였다. 본 연구에서 소개하는 정전기반 에너지 하베스팅 기술은 매우 경제적으로 제조할 수 있는 실용적인 접근방식으로, 반복적으로 가해지는 마찰에 의한 정전력을 효율적으로 획득하여 가까운 미래에 자가발전(self-powered)형 소형 전기소자 구동, 휴대형 전자기기 및 대규모의 전자 발전 장치에 적용 가능할 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.371-377
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• 2022

마찰대전 나노발전기(triboelectric nanogenerator, TENG) 장치는 최근 몇 십여년 동안 많은 관심을 불러일으켰다. 주변에서 버려지는 에너지 중 기계적 에너지를 수확하는 기술 중 하나인 TENG 기술은 정전기 유도 및 마찰 대전의 이중 효과로 얻어진다. 특히, 나노 로봇이나 마이크로 전자기계 장치와 같은 초소형 전자 장치의 급속한 발전으로 초박막 장치에 대한 수요가 크게 증가했다. TENG 기술의 급속한 성장과 함께 높은 전기 출력 성능과 저렴한 제조 기술을 갖춘 적절한 마찰대전 재료를 선택하는 것은 지속 가능한 나노발전기 작동에 필수적이다. 최근 이러한 문제를 극복하기 위한 하나의 방법으로 다층박막적층법 (혹은 층상자기조립법, layer-by-layer (LbL)self-assembly technique)이 고려되고 있다. 이 LbL 자기조립 기술은 TENG의 성능 향상 및 응용 분야에서 두께 문제를 성공적으로 극복할 뿐만 아니라 저비용, 친환경 공정을 제시했으며 대규모 생산에 사용할 수 있다. 본 리뷰에서는 TENG 장치를 위한 LbL 기반의 소재 개발에 있어 최근의 연구들을 검토하였으며, 현재까지 검토된 에너지 수확 장치 분야에서의 잠재력을 살펴보았다. LbL 기술을 적용하여 제작한 TENG 장치의 이점에 대해 논의하고, 마지막으로 다양한 초박형 TENG 구현을 위한 본 제작 기술의 방향과 관점을 간략하게 제시하였다.

• 감성과학
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• 제21권3호
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• pp.141-150
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• 2018

본 연구의 목적은 첫째 마찰 시 직물의 면적을 증가시켜 에너지 수확의 효율을 높일 수 있는 입체 자수 기법 및 전도성 직물 재료를 탐색하고, 둘째 높은 효율을 보이는 입체 자수 기법을 토대로 브러싱 가공을 실시하여 가공 후의 발생 전압을 분석하며, 셋째 이를 근거로 마찰 에너지 수확 증대형 직물의 구조를 탐색하는 것이다. 이를 위해 다음의 두 가지 실험을 실시하였다. "실험 I"에서는 인체로부터 마찰 에너지를 수확하는 효율에 영향을 미치는 직물 내 주요 변인으로, 1) 입체 자수 기법(사틴 기법, 파일 기법), 2) 전도성 직물 재료(구리 기반 MPF, 니켈 기반 MPF)를 선정하고, 이 두 변인들의 조합에 따른 4개의 시료를 제작하여 마찰 시 발생 전압의 차이를 비교 분석하였다. "실험 II"에서는 높은 효율을 보이는 입체 자수 방식의 시료를 대상으로 브러싱 가공을 실시하여 가공 후의 발생 전압을 분석하였다. 그 결과, 두 전도성 직물 재료 모두에 있어서 파일 자수 직물 구조가 사틴 자수 직물 구조에 비해 높은 마찰 에너지 수확 효율을 보였고, 이러한 결과는 마찰 면적에 따른 전하 밀도와 발생 전압이 비례하는 마찰 에너지 수확의 원리와 일치하였다. 이를 통해 마찰 면적이 큰 파일 자수 직물 구조가 마찰 면적이 상대적으로 작은 사틴 자수 직물 구조에 비해 에너지 수확 효율을 증대시키는데 유리한 방식임을 알 수 있었다. 또한 브러싱 가공 후의 에너지 수확 효율도 마찰 면적 증대로 인해 가공 전에 비해 높게 나타나, 브러싱 가공 방식이 마찰 에너지 수확 증대에 있어서 유리한 가공 방식임을 알 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제30권6호
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• pp.528-535
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• 2023

Since their initial development in 2012, triboelectric nanogenerators (TENGs) have gained popularity worldwide as a desired option for harnessing energy. The urgent demand for TENGs is attributed to their novel structural design, low cost, and use of large-scale materials. The output performance of a TENG depends on the surface charge density of the friction layers. Several recycled and biowaste materials have been explored as friction layers to enhance the output performance of TENGs. Natural and oceanic biomaterials have also been investigated as alternatives for improving the performance of TENG devices. Moreover, structural innovations have been made in TENGs to develop highly efficient devices. This review summarizes the recent developments in recycling and biowaste materials for TENG devices. The potential of natural and oceanic biowaste materials is also discussed. Finally, future outlooks for the structural developments in TENG devices are presented.

• 한국분말재료학회지
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• 제22권5호
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• pp.321-325
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• 2015

The triboelectric property of a material is important to improve an efficiency of triboelectric generator (TEG) in energy harvesting from an ambient energy. In this study, we have studied the TEG property of a semiconducting $SnO_2$ which has yet to be explored so far. As a counter triboelectric material, PET and glass are used. Vertical contact mode is utilized to evaluate the TEG efficiency. $SnO_2$ thin film is deposited by atomic layer deposition on bare Si wafer for various thicknesses from 5.2 nm to 34.6 nm, where the TEG output is increased from 13.9V to 73.5V. Triboelectric series are determined by comparing the polarity of output voltage of 2 samples among $SnO_2$, PET, and glass. In conclusion, $SnO_2$, as an intrinsic n-type material, has the most strong tendency to be positive side to lose the electron and PET has the most strong tendency to be negative side to get the electron, and glass to be between them. Therefore, the $SnO_2$-PET combination shows the highest TEG efficiency.

• 한국재료학회지
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• 제34권1호
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• pp.34-43
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• 2024

New piezoelectric and triboelectric materials for energy harvesting are being widely researched to reduce their processing cost and complexity and to improve their energy conversion efficiency. In this study, BaTiO₃ films of various thickness were deposited on Ni foams by R.F. magnetron sputtering to study the piezoelectric and triboelectric properties of the porous spongy structure materials. Then piezoelectric nanogenerators (PENGs) were prepared with spongy structured BaTiO₃ and PDMS composite. The output performance exhibited a positive dependence on the thickness of the BaTiO₃ film, pushing load, and poling. The PENG output voltage and current were 4.4 V and 0.453 ㎂ at an applied stress of 120 N when poled with a 300 kV/cm electric field. The electrical properties of the fabricated PENG were stable even after 5,000 cycles of durability testing. The triboelectric nanogenerators (TENGs) were fabricated using spongy structured BaTiO₃ and various polymer films as dielectrics and operated in a vertical contact separation mode. The maximum peak to peak voltage and current of the composite film-based triboelectric nanogenerator were 63.2 V and 6 ㎂, respectively. This study offers new insights into the design and fabrication of high output nanogenerators using spongy structured materials.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.473-480
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• 2018

2012년에 에너지 하베스팅을 위한 새로운 에너지 획득 방안인 TENG가 제시되었다. 동작에 따라 마찰 혹은 진동으로 전력을 생산하는 TENG는 새로운 에너지 하베스팅의 발전방안으로 소자 측면에서 많은 연구가 되고 있다. 하지만, TENG는 높은 전압(Voltage)과 낮은 전류(Current)의 문제를 지닌다. 이에 따라서 에너지의 저장과 변환을 위한 반도체 소자 혹은 회로적인 다양한 접근방안이 요구된다. 특히 5Hz 이하의 비규칙적인 발전에서의 변환 저장 기술은 이론적 연구보다 많은 경험이 요구된다. 본 연구는 발전 플랫폼을 저장 기술과 함께 대형동물의 움직임에 따른 발전소자의 실시간 발전 정보를 능동적 BLE 제어를 이용하여 송수신하고 이를 검증하였다.