• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.549-557
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• 2012

본 논문에서는 CMOS 공정의 p-diff/n-well 다이오드만을 사용한 ISC(Integrated Solar Cell)를 이용하여 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어 기능을 갖는 온칩 빛에너지 하베스팅 시스템을 제안하였다. MPPT 제어는 PV(Photovoltaic) 셀의 개방전압과 MPP(Maximum Power Point) 전압간의 비례관계를 이용하여, 작은 pilot PV 셀로 하여금 main PV 셀의 MPP를 실시간 추적할 수 있도록 설계하였다. 모의실험 결과 설계된 회로는 MPPT 제어기능을 적용했을 때 부하가 큰 경우에도 MPP 근처의 전압을 부하에 공급함으로써 부하에 연결된 회로가 정상적으로 동작하는 것을 확인하였다. 제안된 회로는 0.18um CMOS 공정으로 설계하였으며, main PV 셀과 pilot PV 셀의 면적은 각각 $8mm^2$와 $0.4mm^2$이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.1849-1854
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• 2017

외부의 RF 신호로부터 전력을 수집하는 RF 에너지 하베스팅은 무선 센서의 전원 부족 문제를 해결하는 기술로써 최근 큰 관심을 받고 있다. 뿐만 아니라, 사물 인터넷의 구현을 위해서는 센서 간의 보안 통신을 보장하는 것 역시 중요하다. 본 논문에서는 두 source로부터 전송되는 신호로부터 에너지 하베스팅이 가능한 relay가 존재하는 2-hop 네트워크에서 물리계층 보안을 최대화하기 위한 파워 분할 기반 네트워크 아날로그 코딩을 제안한다. 두 source, relay, eavesdropper가 존재하는 시스템을 수학적으로 모델링하고, exhaustive search를 통해 최소 요구 보안 용량을 최대화 할 수 있는 최적의 파워 분할 비율을 찾았다. 다양한 환경에서 시뮬레이션을 통해 제안 방안은 기존 방안에 비해 eavesdropper에서의 도청을 막아 최소 요구 보안 용량을 개선함을 보인다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.397-400
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• 2015

본 논문에서는 낮은 듀티 동작의 센서 노드를 위한 저비용 MPPT 제어기능을 갖는 빛에너지 하베스팅 회로를 제안한다. 환경, 구조물 모니터링 센서와 같은 연속적인 동작이 요구되지 않는 센서 노드가 어플리케이션이며, 기존의 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어방법과 다르게 간단한 회로들을 이용하여 저비용 MPPT 제어 방법을 구현하였다. 제안된 MPPT 방법은 솔라셀의 개방회로전압과 MPP 전압간의 비례관계를 이용하여, 솔라셀의 개방회로 전압을 주기적으로 샘플링함으로써 최대 가용전력이 생성되는 지점을 추적하고 이를 부하로 전달한다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m\;CMOS$ 공정으로 설계되었으며, 칩 면적은 패드를 포함하여 $975{\mu}m{\times}1025{\mu}m$이다. 제작된 칩을 측정한 결과 주기적으로 솔라셀의 개방회로를 샘플링하여 솔라셀의 MPP를 실시간 추적하는 것을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.35-38
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• 2018

본 논문에서는 DC 유형의 에너지 하베스팅을 위한 저전력 MPPT 인터페이스 회로를 설계하였다. 제안된 회로는 크게 MPPT controller, bias generator, voltage detector로 구성된다. MPPT controller는 schmitt trigger로 구성된 MPG(MPPT Pulse Generator)와 에너지 유형(빛, 열)에 따라 동작하는 logic gate와 sample/hold 회로로 구성된다. Bias generator는 beta multiplier 구조를 적용하여 설계되었으며, voltage detector는 bulk-driven comparator와 2단 buffer를 이용하여 설계되었다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였다. 모의실험 결과 설계된 회로는 3V 이내의 입력전압에서 100nA보다 작은 전류를 소모하며, 최대 전력효율은 99.7%이다. 설계된 회로의 칩 면적은 $1151{\mu}m{\times}940{\mu}m$이다.

• 한국정보기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.101-107
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• 2018

다양한 분야에 적용이 확대되고 있는 무선 센서 네트워크 기술은 센서들의 전력공급 및 전원관리 문제가 가장 큰 핵심이 되고 있다. 이러한 이유에서 새로운 개념의 전력공급장치와 전원관리장치가 요구된다. 이에 본 논문에서는 송전선에 흐르는 전류를 이용하여 전자기유도 원리에 의한 에너지 하베스팅 기술을 적용하여 별도의 외부 입력 없이 센서노드에 안정적인 전력을 공급하는 자율독립전원 시스템을 개발하였다. 제안한 자율독립전원 시스템은 Power CT를 활용한 전력공급장치와 충전회로를 포함한 전원관리장치로 구성되었다. 전원관리장치는 배터리의 충전의 안전성을 확보하기 위하여 전압제한회로, 충전전압/전류 모니터링 회로를 적용하였다. 제안된 시스템의 성능검증을 위하여 SVL진단장치에 적용하여 실험한 결과 안정적으로 운용됨을 확인할 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1661-1667
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• 2011

본 연구에서는 지능형 철도시스템 모니터링을 위하여 열차 주행에 따른 새로운 에너지원을 전기자원화 하는 신재생 에너지 개념의 전력원인 자가발전 구동 기술에 대한 적용 가능성을 확인하기 위하여, 실제 주행 중인 고속열차를 이용하여 철도차량의 정확한 운행환경 하에서 발생하는 진동에너지를 실측하여, 진동에너지 발생으로 인한 자가발전 구동 모니터링 적용 가능성에 대하여 연구하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.198-204
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• 2018

Quadrotor with limited flight time due to battery level can have the extended mission life by applying energy harvesting technology. Bio-inspiration from the birds' locomotion of flight and perch-and-stare can make energy consumption efficient, and energy harvesting technology can generate energy. In order to charge the battery with solar power, the drones are required to be in a position without shade. In the mountainous terrain, a novel mechanism is required in order to be located stably at the top of the tree or the inclined rock. In this study, we propose an analysis of the origami structure and the concept design of the perching mechanism with two stable equilibrium states. The origami structure composed of compliant material can be applied to the perching mechanism that can be locked passively. Moreover, the experimental results of the trajectory and perching test are discussed.

• 한국정밀공학회지
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• 제23권6호
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• pp.64-71
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• 2006

A target of this paper is to study on the usefulness of the adaptive piezoelectric energy harvesting device as a wireless electrical power supply when it is driven by mechanical vibrations of low frequency. For this purpose, an adaptive control technique and a step-down converter are used. A THUNDER series a piezoelectric material (TH7-R), which has been developed by a NASA engineer is selected for this study. In order to provide a mechanical energy to the piezoelectric material, a mechanical motion vibrator is designed. The adaptive controller is implemented using a dSPACE DS1104 controller board. The do-dc converter with an adaptive control technique harvests energy at over five times the rate of direct charging without a converter.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제14권1호
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• pp.16-23
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• 1989

An oscillating potato digger for power tillers was designed and constructed to evaluate the effects of vibration on potato digging. Changing the levels of amplitude, frequency, and travel speed, 16 combinations of such parameters were tested in the potato field. The measured variables were harvesting loss and damage, and storing loss of the mechanically harvested potatoes. It was observed that the operation of the digger blade was good with amplitude of 12 mm, frequency of 9.67 Hz, and travel speed of 0.87 km/hr. Under these conditions the harvesting loss and damage were 3.18 % and 0.67 % that are very lower than those of 6.83 % and 9.83 % of traditional harvesting method. The operating efficiency of the experimental digger under optimum operating conditions was about 552 $m^2$ per hour which was about 20 times higher than 27.2 $m^2$ per man per hour of traditional harvest.

• 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.