• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.839-842
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• 2011

최근 무선 센서노드의 에너지 제약을 해결하기 위해 에너지 하비스팅 기반 무선 센서 네트워크에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 에너지 하비스팅 기반 무선 센서 네트워크는 태양열, 풍력, 지력 에너지 등의 환경 에너지를 센서 노드의 전력으로 사용하여 노드의 생존 시간을 향상시키는 기술이다. 이러한 에너지 하비스팅 환경에서 기존의 에너지가 제약된 환경을 배경으로 개발된 라우팅 프로토콜을 사용할 경우, 하비스팅 장치로부터 축적되는 에너지가 경로 설정 시 반영되지 않는 문제점이 발생한다. 또한 분산되지 않은 경로들은 네트워크의 수명을 단축하게 된다. 따라서 본 논문에서는 각 노드간의 경로를 분산시키는 알고리즘을 제안한다. 시뮬레이터를 통해 제안하는 알고리즘을 사용했을 경우 노드의 경로가 다양하게 반영되는 것을 보여주었다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2022년도 춘계학술발표대회
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• pp.94-97
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• 2022

The emerging energy harvesting technology, which has been successfully integrated into Wireless Sensor Networks, enables sensor batteries to be charged using renewable energy sources. In the meantime, the problem of Minimum Latency Aggregation Scheduling (MLAS) in battery-powered WSNs has been well studied. However, because sensors have limited energy harvesting capabilities, captured energy is limited and varies greatly between nodes. As a result, all previous MLAS algorithms are incompatible with Battery-Free Wireless Sensor Networks (BF-WSNs). We investigate the MLAS problem in BF-WSNs in this paper. To make the best use of the harvested energy, we build an aggregation tree that leverages the energy harvesting rates of the sensor nodes with an intuitive explanation. The aggregation tree, which determines sender-receiver pairs for data transmission, is one of the two important phases to obtain a low data aggregation latency in the BF-WSNs.

• Journal of the Korean Physical Society
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• 제73권12호
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• pp.1889-1894
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• 2018

An innovative small-scale piezoelectric energy harvester has been proposed to gather wind energy. A conventional horizontal-axis wind power generation has a low generating efficiency at low wind speed. To overcome this weakness, we designed a piezoelectric windmill optimized at low-speed wind. A piezoelectric device having high energy conversion efficiency is used in a small windmill. The maximum output power of the windmill was about 3.14 mW when wind speed was 1.94 m/s. Finally, the output power and the efficiency of the system were compared with a conventional wind power system. This work will be beneficial for the piezoelectric energy harvesting technology to be applied to the real world such as wireless sensor networks (WSN).

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.1-6
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• 2017

최근의 에너지 하베스팅(energy harvesting) 무선 네트워크에 대한 연구는 제한된 에너지 자원 문제를 해결하여 효율적으로 네트워크 수명을 연장할 수 있는 기법 개발에 집중되고 있다. 에너지 하베스팅을 통해 획득할 수 있는 에너지의 양과 효율을 향상시키기 위해서는 여러 가지 에너지 하베스팅 특성을 종합적으로 고려하여 에너지 획득과 데이터 전송을 병행하는 네트워크 구조를 설계하는 매우 중요하다. 본 논문에서는 수신측에서 간섭 정보와 충전 시간을 고려하여 네트워크 내의 에너지 하베스팅 용량을 최대화하면서 종단간 지연 시간을 최소화할 수 있는 간섭 기반의 충전 인지 라우팅 프로토콜(ICARP)을 제안한다. 이를 위해 기회적 에너지 하베스팅 무선 네트워크에서 종단간 지연시간을 최소화할 수 있도록 충전 시간을 패킷 전달의 지연 성분을 적용한 새로운 간섭 기반 충전 인지 라우팅 기준(routing metric)과 ICARP를 설계하였다. 본 논문에서 제시한 라우팅 기법을 통한 전달 지연시간의 단축은 패킷손실이나 재전송으로 인한 에너지 소비량을 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 시뮬레이션을 이용한 성능평가를 통하여 제안된 기법이 기존의 라우팅 기법보다 패킷전달율과 종단간 지연시간 측면에서 성능이 향상됨을 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제28권9호
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• pp.121-128
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• 2023

무선 센서 네트워크에서 네트워크의 수명을 증가시키기 위해 주변 환경으로부터 에너지를 수집하거나, 무선 전력 전송으로 직접 에너지를 전달하는 방법이 사용되고 있다. 또한 에너지의 불균형을 줄이고 데이터의 수집량을 증가시키기 위해 직접 센서 노드를 방문해서 자료를 수집하는 모바일 싱크 노드를 활용한 방법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 이러한 환경에서 각 센서 노드가 네트워크 환경과 에너지를 고려하여 Minimum Depth Tree (MDT)를 구성하고 자식 노드에 자료수집량을 할당해줌으로써 중계 노드의 부하를 줄이고 전체적으로 많은 데이터를 고르게 수집하는 기법을 제안한다. 시뮬레이션 결과, 본 기법은 기존의 다른 기법에 비해 에너지 고갈을 효과적으로 억제하고 더 많은 자료를 수집하는 것을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3114-3120
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• 2014

산업현장에서 사용되는 무선 비상호출 스위치의 성공적인 운영을 위해서는 지속적인 전원의 공급이 이루어져야 한다. 본 논문은 배터리가 필요 없는 무선 스위치에 적용할 수 있는 전자기 유도방식의 초소형 에너지 하베스팅 메커니즘 개발 및 구현된 메커니즘의 성능 실험 결과를 보여주고 있다. 연구결과로 단 방향 누름 동작과 2mm 이동거리의 제한조건 내에서, 유도기전력을 생성하는 새로운 메커니즘이 제시됐다. 또한, 구현된 메커니즘의 전자기 유도 발전 출력 성능 실험결과로 VDC $4.5V{\pm}25%$(도달시간 1.2msec), 2.5V 이상 전압의 발전시간이 65ms가 됨을 보여주고 있다.

• Smart Structures and Systems
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• 제18권3호
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• pp.449-470
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• 2016

Energy harvesting is an emerging technique that extracts energy from surrounding environments to power low-power devices. For example, it can potentially provide sustainable energy for wireless sensing networks (WSNs) or structural control systems in civil engineering applications. This paper presents a comprehensive study on harvesting energy from earthquake-induced structural vibrations, which is typically of low frequency, to power WSNs. A macroscale pendulum-type electromagnetic harvester (MPEH) is proposed, analyzed and experimentally validated. The presented predictive model describes output power dependence with mass, efficiency and the power spectral density of base acceleration, providing a simple tool to estimate harvested energy. A series of shaking table tests in which a single-storey steel frame model equipped with a MPEH has been carried out under earthquake excitations. Three types of energy harvesting circuits, namely, a resistor circuit, a standard energy harvesting circuit (SEHC) and a voltage-mode controlled buck-boost converter were used for comparative study. In ideal cases, i.e., resistor circuit cases, the maximum electric energy of 8.72 J was harvested with the efficiency of 35.3%. In practical cases, the maximum electric energy of 4.67 J was extracted via the buck-boost converter under the same conditions. The predictive model on output power and harvested energy has been validated by the test data.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권9호
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• pp.4145-4164
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• 2016

Energy harvesting is an increasingly attractive source of power for cellular networks, and can be a promising solution for green networks. In this paper, we consider a cellular network with power beacons powering multiple mobile terminals with microwave power transfer in energy beamforming. In this network, the power beacons are powered by grid and renewable energy jointly. We adopt a dual-level control architecture, in which controllers collect information for a core controller, and the core controller has a real-time global view of the network. By implementing the water filling optimized power allocation strategy, the core controller optimizes the energy allocation among mobile terminals within the same cluster. In the proposed green energy cooperation paradigm, power beacons dynamically share their renewable energy by locally injecting/drawing renewable energy into/from other power beacons via the core controller. Then, we propose a new water filling optimized green energy cooperation management strategy, which jointly exploits water filling optimized power allocation strategy and green energy cooperation in cellular networks. Finally, we validate our works by simulations and show that the proposed water filling optimized green energy cooperation management strategy can achieve about 10% gains of MT's average rate and about 20% reduction of on-grid energy consumption.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1015-1016
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• 2011

• 센서학회지
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• 제28권1호
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• pp.64-70
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• 2019

Wireless sensors have been developed in numerous ways for enhancing the convenience of installation, management and maintenance of sensors. Energy harvesting wireless sensors, which can collect energy from the external environment for permanent usage without the need of recharging and exchanging batteries, have been developed and employed used in Internet of Things and at various industrial sites. Energy harvesting wireless sensors are significantly affected by the sensor lifespan to sudden variation in the external environment. Furthermore, reduction in the sensor operating timespan can greatly affect the characteristics of the devices connected through a network. In this paper, a system performance index is proposed that can comprehensively evaluate the lifespan of a solar cell wireless sensor, determine the characteristics of devices connected to the associated network, and recommend dynamic power distribution control for improving the system performance index. Improvement in the system performance index was verified by applying the proposed dynamic power distribution control to an air conditioner network system using a solar cell wireless sensor. Obtained results corroborate that the dynamic power distribution control can extend the lifespan of the incorporated wireless sensor and reduce the air conditioner's power consumption.