• Smart Structures and Systems
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• 제26권3호
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• pp.391-401
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• 2020

The present article reports the feasibility of the electrical energy generation from ambient low-frequency vibration using a piezoelectric material mounted on a bimorph cantilever beam actuator. A corresponding higher-order analytical model is developed using MATLAB in conjunction with finite element method under low-frequency with both damped and undamped conditions. An alternate model is also developed to check the material and dimensional viability of both piezoelectric materials (mainly focussed to PVDF and PZT) and the base material. Also, Genetic Algorithm is implemented to find the optimum dimensions which can produce the higher values of voltage at low-frequency frequencies (≤ 100 Hz). The delamination constraints are employed to avoid inter-laminar stresses and to increase the fracture toughness. The delamination has been done using a Teflon sheet sandwiched in between base plates and the piezo material is stuck to the base plate using adhesives. The analytical model is tested for both homogenous and isotropic material characteristics of the base material and extended to investigate the effect of the different geometrical parameters (base plate dimensions, piezo layer dimensions and placement, delamination thickness and placement, excitation frequency) on the model responses of the bimorph cantilever beam. It has been observed that when the base material characteristics are homogenous, the efficiency of the model remains higher when compared to the condition when it is of isotropic material. The necessary convergence behaviour of the current numerical model has been established and checked for the accuracy by comparing with available published results. Finally, using the results obtained from the model, a prototype is fabricated for the experimental validation via a suitable circuit considering Glass fibre and Aluminium as the bimorph material.

• 전자공학회논문지
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• 제54권2호
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• pp.68-75
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• 2017

본 논문에서는 RF 에너지 하베스팅을 하는 센서로 구성된 모바일 애드혹 무선 센서 네트워크에서 적응적인 방향성 범위 안내가 가능한 에너지 엔트로피 기반의 다중경로 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 라우팅 프로토콜의 주요한 특징 및 기여도는 다음과 같다. 첫째, 센서노드의 에너지 정보를 기반으로 경로의 엔트로피로 계산하여 안정적인 경로 설정한다. 둘째, 경로의 안정성을 기반으로 전송범위를 동적으로 조절하고, 경로 설정에 참여하는 센서의 수를 조절하여, 경로 설정에 소모되는 에너지, 컨트롤 오버헤드, 시간지연을 줄여서 궁극적으로 테이터 전송 효율을 향상시킨다. OPNET을 사용한 성능 평과 결과 제안된 라우팅 프로토콜은 효과적으로 PDR을 지원 할 수 있음을 보여준다.

• 한국자원식물학회지
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• 제12권3호
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• pp.204-208
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• 1999

백하수오 재배시 지주설치 비용 절감 및 생력 재배기술 확립 목적으로 자소 등 6작물을 지주작물로 공시하여 시험을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 지주작물의 주당 분지수는 율무 7개, 자소 19개로 백하수오 덩굴유인에 유리한 조건으로 작용하여 자소 97%, 율무 100%의 덩굴유인율을 보였다. 2. 백하수오의 지상부 생육은 자소, 수수재배에서 네트지주재배보다 만장이 길었고, 주당 분지수는 네트지주재배 6개에 비하여 자소, 율무, 수수 재배에서 1~2개 많았다. m$^2$당 엽중은 네트지주 재배시 1,001g으로 가장 많았고, 지주작물재배에서는 자소, 율무, 수수에서 614~636g이었다. 3. 백하수오의 지하부 생육은 땅콩, 자소재배에서 근장이 길었고, 지근수는 네트지주재배 8개에 비하여 땅콩, 자소재배 4개, 율무재배에서 6개였다. 4. 10a당 백하수오의 생근수량은 네트지주재배에서 919kg으로 가장 높았고, 지주작물재배간에는 자소 717kg, 율무 656kg, 수수 652kg으로 네트지주재배에 비하여 22~29% 감수되었다. 5. 백하수오 수량은 감수하나 지주설치 비용 절감 및 지주작물의 수확으로, 자소, 율무, 수수를 이용한 백하수오 생력재배가 가능하였다.

• 전기화학회지
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• 제22권3호
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• pp.79-86
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• 2019

중저온 (<$200^{\circ}C$) 폐열은 중요한 청정 에너지원이다. 폐열 활용 방안 중 가장 대표적인 것은 열전기술이나, 최근 전기화학 열전지가 열전소자의 대안으로 주목받고 있다. 전기화학 열전지의 기전력은 산화/환원 전극 전위의 온도 의존성에 의해 발생하며, 출력 특성은 전기화학 반응에 수반되는 동역학과 물질 이동 과전압에 의해 결정된다. 전기화학 열전지는 열전소자보다 비용 및 설계 유연성이 장점이지만, 열전소자에 비해 낮은 열-전기 변환 효율로 인해 응용 범위가 제한되어왔다. 하지만 최근 새로운 전해질과 전극을 적용하여 전기화학 열전지의 성능을 크게 향상할 수 있음이 보고되고 있다. 이 총설은 전기화학 열전지용 산화/환원쌍, 수계/비수계 전해질과 첨가제, 전극 물질 및 전지 설계 측면에서 최근 연구 동향을 소개한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.7-12
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• 2019

주변 후방산란 통신은 송신 전력효율 문제로 기존 RF통신에서 채널 추정방법인 파일럿(pilot) 신호를 통한 채널 추정기법이 제한된다. 제한된 송신 전력 환경에서 기존 주변 후방산란통신의 연구는 채널 상태로 인한 신호 변동을 고려하지 않은 이상적인 채널로 가정을 하고 연구되어 왔다. 본 논문은 주변 후방산란 통신 시스템에서 정규분포를 따르는 채널 상태인 주변 후방산란 통신 시스템에서 채널 추정 방법으로 블라인드 채널 추정기법 중 하나인 기댓값-최대화 알고리즘을 제안한다. 모의실험은 제안한 시스템 모델에서 기댓값-최대화 알고리즘과 추정값의 최소 분산을 나타내는 Bayesian Cramer-Rao 하한 경계를 이용하여 평균 제곱 오차(Mean Square Error, MSE)값이 하한 경계와 근접해 가는 것을 확인하고, 주변 후방산란 통신 시스템에서 채널 파라미터의 추정이 가능함을 증명한다.

• Advances in robotics research
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• 제2권3호
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• pp.201-217
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• 2018

Agriculture production is a critical human intensive task, which takes place in all regions of the world. The process to grow and harvest crops is labor intensive in many countries due to the lack of automation and advanced technology. Much of the difficult, dangerous and dirty labor of crop production can be automated with intelligent and robotic platforms. We propose an intelligent, agent-oriented robotic team, which can enable the process of harvesting, gathering and collecting crops and fruits, of many types, from agricultural fields. This paper describes a novel robotic organization enabling humans, robots and agents to work together for automation of gathering and collection functions. The focus of the research is a model, called HARMS, which can enable Humans, software Agents, Robots, Machines and Sensors to work together indistinguishably. With this model, any capability-based human-like organization can be conceived and modeled, such as in manufacturing or agriculture. In this research, we model, design and implement a technology application of knowledge-based robot-to-robot and human-to-robot collaboration for an agricultural gathering and collection function. The gathering and collection functions were chosen as they are some of the most labor intensive and least automated processes in the process acquisition of agricultural products. The use of robotic organizations can reduce human labor and increase efficiency allowing people to focus on higher level tasks and minimizing the backbreaking tasks of agricultural production in the future. In this work, the HARMS model was applied to three different robotic instances and an integrated test was completed with satisfactory results that show the basic promise of this research.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.618-620
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• 2019

농업과 ICT융합 기술이 접목된 스마트팜은 우리나라에서 타 산업보다 낮은 단계에 머물러 있지만 가장 활발한 연구개발이 추진되는 분야이기도 하다. 스마트팜은 농업과 ICT기술 간의 융합을 통해 농업 분야의 각종 정보를 수집하고 가공, 분석하여 단계별 효율성 향상을 높이는데 목적이 있다. 이 연구에서는 원예작물인 딸기의 스마트팜 구성을 위해 수확기에 수확이 가능한 딸기를 색상으로 구분할 수 있는 영상 처리 방법에 대해 연구를 진행 하였다. 딸기 재배 과정에서 딸기 수확은 많은 노동력을 필요로 한다. 이 연구에서는 딸기 수확기에 노동력 절감에 필요한 정보 수집을 목표로 하고 있다. 그 선행 연구로서 빛의 조사 방향 및 밝기 값에 따라 색 온도가 변화하는 형태를 파이썬을 이용한 OpenCV 색상 검출을 통해 구현 해 볼 계획이다. 향후에는 색 온도 변화에 보상 값을 적용하여 수확에 적합한 딸기색상 값을 찾는 연구를 계획하고 있다.

• 융합정보논문지
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• 제11권2호
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• pp.90-97
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• 2021

본 연구에서는 산업현장에서 미활용되는 열에너지를 회수하여 유용한 전기에너지로 변환하기 위한 Bi2Te3 계열 열전소자를 제작하고 에너지회수 성능 및 물성을 도출하였다. 성능시험을 위하여 카트리지 히터 가열 방식의 가열블록과 냉매가 흐르는 냉각블록으로 구성된 전용 실험장치를 구성하였으며, 가열블록과 냉각블록에는 3×3 배열의 열전대를 장착하여 소자 양 면 온도와 열전달율을 도출하였다. 최소 온도차 27K부터 최대 온도차 172.2K까지 총 9가지의 온도차에 대해 실험을 수행하여 V-I curve와 P-R curve를 도출하였고 성능에 주요한 영향을 미치는 제벡계수 등 변수 7가지에 대하여 온도차에 대한 함수로 결과를 제시하였다. 최대 발전양 7.5W와 변환효율 11.3%의 결과로부터 개발된 열전소자의 열에너지 회수 성능의 타당성을 검증하였다.

• 한국분말재료학회지
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• 제28권2호
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• pp.127-133
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• 2021

One-dimensional (1D) piezoelectric nanostructures are attractive candidates for energy generation because of their excellent piezoelectric properties attributed to their high aspect ratios and large surface areas. Vertically grown BaTiO₃ nanotube (NT) arrays on conducting substrates are intensively studied because they can be easily synthesized with excellent uniformity and anisotropic orientation. In this study, we demonstrate the synthesis of 1D BaTiO₃ NT arrays on a conductive Ti substrate by electrochemical anodization and sequential hydrothermal reactions. Subsequently, we explore the effect of hydrothermal reaction conditions on the piezoelectric energy conversion efficiency of the BaTiO₃ NT arrays. Vertically aligned TiO₂ NT arrays, which act as the initial template, are converted into BaTiO₃ NT arrays using hydrothermal reaction with various concentrations of the Ba source and reaction times. To validate the electrical output performance of the BaTiO₃ NT arrays, we measure the electricity generated from each NT array packaged with a conductive metal foil and epoxy under mechanical pushings. The generated output voltage signals from the BaTiO₃ NT arrays increase with increasing concentration of the Ba source and reaction time. These results provide a new strategy for fabricating advanced 1D piezoelectric nanostructures by demonstrating the correlation between hydrothermal reaction conditions and piezoelectric output performance.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.139-143
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• 2022

본 연구에서는 전자기 유도 발전(EMG) 기법 중 RFPM의 설계사양을 설정하고 특성 계산에 필요한 유한요소해석(FEM, 2D)을 통하여 이에 적합한 시험 시제품을 제작하였다. 또한 시험용 프로토타입의 측정, 분석을 하기위하여 전용 검사장치를 설계, 제작하였다. 검사장치로 시험품을 측정하였으며, 그 결과를 분석하여 실제 인체 운동 에너지를 이용하여 웨어러블 IT 기기의 배터리에 충전이 가능한 만큼 출력전력이 생성되어 적용할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 시험결과, 회전수 780.9rpm, 토크 0.264kgf/cm, 부하전류 73.6~73.9mA의 조건에서 출력 1.679W, 효율 79.31%로 측정되었다. 따라서 초소형 RFPM 진자 발전기의 출력으로 웨어러블 기기에 충전이 가능한 것으로 분석되었다.