• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권3호
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• pp.223-230
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• 2011

Physiological signals such as body temperature, heart rate, blood pressure and heart rate variability and biomechanical workload for stress analysis were investigated during the cherry tomato harvesting work in a greenhouse. The skin temperatures raised $0.05^{\circ}C$/min, $0.03^{\circ}C$/ min, and $0.08^{\circ}C$/min in standing, stooping and squatting postures, respectively. Breath rate significantly increased from 18 to 28 breaths/min during the cherry tomato harvesting work. As the heart rate during the work ranged from about 72 to 110 beats/min (bpm), the cherry tomato harvesting work appeared to be a light intensity task of less than 110 bpm. The worker's average energy consumption rate in three positions during 43 min working time was 65.74 kcal (91 kcal/h in 70 kg). This was a light intensity of work, compared to 75 kcal/h in 70 kg of basic metabolic energy consumption rate of a worker with 70 kg weight; The maximum shear force on the disk (L5/ S1) due to static workload in the cherry tomato harvesting work was 446 N in the stooping posture, 321 N in the squatting posture and 287 N in the standing posture. Acute stress index expressed with the heart rate variability, increased parasympathetic activation up to about 70 while workers were doing most agricultural work in this study. This study provided a system to measure quantitatively workers' physiological change, kinematics and kinetic factors without any restrictions of space in the greenhouse works.

• 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.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제31권5호
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• pp.126-133
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• 2011

The current world wide interest in environmental issues has moved from energy conservation to $CO_2$emission reduction. Recently, according to the increase in demand for water resources, insufficient potable water circumstance is supposed, unless there are corresponding in crease in water conservation and water recycling. This study has attempted to analyze $CO_2$emission reduction by water saving strategies like installation water saving devices, rain water harvesting and grey water system. To do this, this research investigates applicable water conservative strategies by literature review and calculated total water saving. The results show that (1) firstly, the water usage and $CO_2$ emission could be reduced up to 44%, (2) $CO_2$ emission reduction by water saving devices and rainwater harvesting system is about 47.7%, and (3) water usage and $CO_2$ emission reduction by grey water system is about 66%. In the future, this paper will be utilized for water management from the early design stage to maintenance stage of water glutton building.

• Journal of Power Electronics
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• 제5권4호
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• pp.247-256
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• 2005

In order to harvest power in an efficient manner from a micro piezoelectric (PZT) device for charging the battery of a remote system, a new AC/DC resonant pulse power converter is proposed. The proposed power converter has two stages in the power conversion process. The first stage includes N-type MOSFET full bridge rectifier. The second stage includes a boost converter having an N-type MOSFET and a P-type MOSFET. MOSFETs work in the $1^{st}$ or $3^{rd}$ quadrant region. A small inductor for the boost converter is assigned in order to make the size of the power converter as small as possible, which makes the on-interval of the MOSFET switch of the boost converter ultimately short. Due to this short on-interval, the parasitic junction capacitances of MOSFETs affect the performance of the power converter system. In this paper, the performance of the new converter is analytically and experimentally evaluated with consideration of the parasitic capacitance of switching devices.

• Smart Structures and Systems
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• 제10권3호
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• pp.193-207
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• 2012

New insights into our previously proposed hybrid-type method for vibration control are highlighted in terms of energy analysis, such as the assessment of energy efficiency and system stability. The hybrid method improves the bang-bang active method by combining it with an energy-recycling approach. Its simple configuration and low energy-consumption property are quite suitable especially for isolated structures whose energy sources are strictly limited. The harmful influence of the external voltage is assessed, as well as its beneficial performance. We show a new chattering prevention approach that both harvests electrical energy from piezoelectric actuators and eliminates the displacement-offset of the equilibrium point of structures. The amount of energy consumption of the hybrid system is assessed qualitatively and is compared with other control systems. Experiments and numerical simulations conducted on a 10-bay truss can provide a thorough energy-efficiency evaluation of the hybrid suppression system having our energy-harvesting system.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.925-928
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• 2013

본 논문에서는 기존 유선 전력 전송 기반 에너지 하베스팅 시스템에서 발생되는 문제점을 해결하기 위해 릴레이 기반의 무선 전력 전송 방식을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방식은 에너지 블록 내에 4방향코일을 배치하여 전자기 유도 기반의 무선 전력 전송을 수행할 수 있으며, 전송 신뢰성을 확보하기 위한 릴레이 제어 알고리즘을 통해 송 수신 경로를 확장할 수 있다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권9호
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• pp.4223-4239
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• 2016

In this paper, we consider an amplify-and-forward (AF) full-duplex relay network (FDRN) using simultaneous wireless information and power transfer, where a battery-free relay node harvests energy from the received radio frequency (RF) signals from a source node and uses the harvested energy to forward the source information to destination node. The time-switching relaying (TSR) protocol is studied, with the assumption that the channel state information (CSI) at the relay node is imperfect. We deliver a rigorous analysis of the outage probability of the proposed system. Based on the outage probability expressions, the optimal time switching factor are obtained via the numerical search method. The simulation and numerical results provide practical insights into the effect of various system parameters, such as the time switching factor, the noise power, the energy harvesting efficiency, and the channel estimation error on the performance of this network. It is also observed that for the imperfect CSI case, the proposed scheme still can provide acceptable outage performance given that the channel estimation error is bounded in a permissible interval.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.483-487
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• 2022

본 논문에서는 태양에너지 하베스팅을 위한 자가발전 아두이노 시스템을 설계하고 이의 동작을 설명한다. 이를 위해서 아두이노 시스템이 시시각각 변하는 태양에너지의 양을 센싱하고 이에 따라서 active mode와 sleep mode의 동작 시간의 비율을 스스로 조정해서 주어진 태양 빛의 세기에 대해서 최적으로 동작할 수 있는 동작 조건을 스스로 찾아가는 방법을 설명하고 이의 동작을 검증한다. 본 논문에서 개발한 active mode와 sleep mode의 동작 시간의 비율의 자가 조절을 통해서 태양 빛의 세기가 충분히 강할 경우에는 아두이노 시스템이 active mode로 지속적으로 구동되고, 태양광으로부터 전력을 충분히 공급받을 수 없는 경우 sleep mode를 사용하여 전력 소모를 최소화한다. 그 결과 active mode를 지속적으로 구동하는 것에 비해 sleep mode를 사용하는 경우 전력 소모를 최대 81.7% 줄여 에너지 소비를 최소화할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 빛의 세기가 중간 수준일 때에는 active mode와 sleep mode의 비율을 빛의 세기에 맞게 적정하게 배분하여 동작하게 한다. 본 논문에서 제안한, 스스로 active mode와 sleep mode의 동작 시간 비율을 조절하는 방법은 특히 높은 전력 소비 효율 특성이 필요한 웨어러블 및 바이오-헬스용 자가발전 시스템을 에너지 효율적으로 동작시킬 때에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1093-1100
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• 2018

웨어러블 기기에서 반도체의 소형화 및 저전력 기술이 빠르게 진행됨에 따라 다양한 초소형 형태의 응용서비스를 제공할 수 있게 되었다. 최근에는 태양열, 피에조, 마찰 등 다양한 에너지 하베스터를 이용해 저전력 반도체는 매우 낮은 전원으로도 동작할 수 있게 되었다. 웨어러블 상황에서의 대부분에 에너지 하베스팅은 비연속적(non-linear)으로 발전된다. 이에 따라 본 연구에서는, 3Hz의 낮은 주파수기반 디바이스 플랫폼을 제작하여 실험적으로 평가하였다. 본 연구는 비연속적 발전 환경을 고려해, 2단계의 저장환경과 사용된 에너지 발전소자의 맞춘 에너지 고효율 변환 플랫폼 설계하였다. 또한, 비연속적 에너지 수집 환경에서 안정적인 에너지를 저장 유지를 통해 약 4.67mW/min 발전하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.182-187
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• 2009

본 논문에서는 에너지 하베스팅의 일환으로 상용의 RFID시스템의 리더 안테나에서 방사되는 RF에너지를 활용하여 무선센서노드의 전원부를 구성하고자 하였다. 이를 위해 렉테나(Rectenna)를 구성하고 효율이 높은 부스트 컨버터를 구성하여 RF전력으로부터 배터리를 충전할 수 있는 DC전력을 얻도록 하였다. RFID 안테나로부터 1.2[W] RF출력 시, 구현된 렉테나로 1[m]거리에서 3.1[mW], 5.5[m]에서 1[mW]정도의 전력을 얻을 수 있었다. 배터리와 연결 시 변환효율을 높이기 위한 부스트 컨버터의 특성은 4[m]거리에서 변환효율 79.3[%], 실제 변환되어 배터리를 충전할 수 있는 전력은 1.36[mW]를 얻을 수 있었으며, 이 값은 무선센서노드로 응용이 가능한 값이다.