• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.153-162
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• 2018

웨어러블 디바이스의 서비스 제공을 위한 지속 가능한 전원에 대한 요구가 높아짐에 따라 에너지 하베스팅의 중요성이 증대되고 있다. 본 연구는 마찰소자를 고려한 다중 에너지 하베스팅 플랫폼인 EH-P를 개발하였다. 높은 전압과 낮은 전류를 가진 하베스팅 소자에 전압을 낮추면서 전류를 높일 수 있는 스위치 회로 제시하였다. PV와 TENG의 상호보완적 구성을 통해 실내 환경에서 짧은 시간동안 MCU가 동작할 수 있는 전압과 전류를 제공할 수 있었다. 결과적으로 제안된 플랫폼을 통해 웨어러블 플랫폼을 동작시키고, 제작된 웨어러블 디바이스에서 전체 소모 전력 요구량의 29%를 제공함으로써 웨어러블 디바이스 사용시간(device life time)을 증가시킬 수 있었다. 이 논문에 제시된 결과는 멀티플 하베스터 플랫폼에서 웨어러블 하베스팅 애플리케이션의 활용을 위한 발전 소자의 가능성을 보여주었다.

• 센서학회지
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• 제31권2호
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• pp.71-78
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• 2022

Wearable devices have the potential to revolutionize future medical diagnostics and personal healthcare. The integration of biosensors into scalable form factors allow continuous and noninvasive monitoring of key biomarkers and various physiological indicators. However, conventional wearable devices have critical limitations owing to their rigid and obtrusive interfaces. Recent developments in functional biocompatible materials, micro/nanofabrication methods, multimodal sensor mechanisms, and device integration technologies have provided the foundation for novel skin-interfaced bioelectronics for advanced and user-friendly wearable devices. Nonetheless, it is a great challenge to satisfy a wide range of design parameters in fabricating an authentic skin-interfaced device while maintaining its edge over conventional devices. This review highlights recent advances in skin-compatible materials, biosensor performance, and energy-harvesting methods that shed light on the future of wearable devices for digital health and personalized medicine.

• 한국세라믹학회지
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• 제54권6호
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• pp.518-524
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• 2017

A flexible thermoelectric device using body heat has drawn attention as a power source for wearable devices. In this study, thermoelectric thick films were fabricated by cold pressing method using p-type antimony telluride and n-type bismuth telluride powders in accordance with specific loads. Thermoelectric thick films were denser and improved the electrical and thermoelectric properties while increasing the load of the cold pressing. The thickness of the specimen can be controlled by the amount of material; specimens were approximately 700 um in thickness. Flexible thermoelectric devices were manufactured by using the thermoelectric thick films on PI (Polyimide) substrate. The process is cheap, efficient, easy and scalable. Evaluation of power generation performance and flexibility on the fabricated flexible thermoelectric device was carried out. The flexible thermoelectric device has great flexibility and good performance and can be applied to wearable electronics as a power source.

• 한국의류학회지
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• 제44권6호
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• pp.1224-1239
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• 2020

This study develops a wearable solar energy harvesting device that absorbs solar energy to generate and store power which can be used during outdoor activities by users even after dark. For this study, a prototype hat for outdoor activities at night was developed after the design of a solar energy harvesting generation, storage, and delivery system was designed that could store energy to light up LEDs. First, the main control board of the system was designed to integrate the charging function, the darkness detection circuit, the battery voltage sensing circuit, and the LED driving circuit in order to reduce bulkiness and minimize the connection structure. It was designed to increase convenience. Second, the system was designed as a wearable fashion product that connected each part with fiber bands and manufacturing it so as to be detachable from the hat. Third, charging and LED operation tests show that the battery is fully charged after 5 hours even in winter when the illuminance value is low. In addition, the LED operation experiment verified the effectiveness of a buffered system that could operate the LEDs for about 3 hours at night.

• 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.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권3호
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• pp.338-346
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• 2016

웨어러블 기기들은 사람이 착용하여 작동하고 서비스가 이루어지기 때문에 배터리 소모량, 크기, 무게 등 다양한 제약조건을 가지고 있다. 따라서 하나의 웨어러블 디바이스에 너무 많은 기능들을 부여하면 이러한 제약조건을 만족하지 못하여 실용성이 저하 될 뿐만 아니라 가격이 비싸져서 경쟁력을 상실하게 된다. 따라서 본 논문에서는 웨어러블 디바이스에 공통적으로 사용되는 여러 가지 기능을 재사용 가능한 모듈 형태의 독립된 디바이스로 재작하고, 사용자가 필요에 따라서 재조립하여 다양한 서비스를 받을 수 있는 시스템을 제안한다. 이 디바이스는 다수의 재조립 가능한 단위 모듈과 단위 모듈을 동적으로 장착할 수 있는 프레임으로 구성되어 있다. 프레임은 이 모듈간의 통신을 도우며 각각의 모듈들은 포함된 하드웨어에 따라 다양한 기능을 가지고 있다. 이를 구현하기 위해 본 논문에서는 각 서비스들이 필요한 모듈을 사용을 보장하고, 작업의 중요성에 따라 그 모듈 및 서비스에 우선순위를 부여하며, 사용하지 않는 모듈은 저전력 모드로 설정하여 단말의 저전력 동작이 가능하도록 설계했다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권1호
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• pp.93-97
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• 2023

A triboelectric nanogenerator (TENG) is a device that converts mechanical energy into electrical energy, and has been considered as a substitute for continuous power supply due to its high performance, simple structure and eco-friendliness. Recently, it is important to develop a TENG using a non-toxic material in order to use it as a power source for wearable, attachable, and body-embeddable electronics. Here, we developed a human friendly TENG using polyvinyl chloride (PVC) gel containing acetyl tributyl citrate (ATBC), a non-toxic plasticizer. PVC gels were fabricated using various ratios of PVC and ATBC, and optimized by investigating dielectric properties, surface potential, output performance, and durability. The PVC gel based TENG generates output signals of 73 V and 4.3 μA, i.e., a 5-fold enhancement in the output power compared to pristine PVC-based TENG. In addition, the PVC gel can be stretched over 500% of strain. This study is expected to be helpful in the future development of non-toxic wearable TENG.

• 센서학회지
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• 제27권6호
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• pp.392-396
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• 2018

Structural color has many advantages over pigment based color. In recent years, researches are being conducted to apply these advantages to applications such as wearable devices. In this study, strain sensor, a kind of wearable device, was developed using structural color. The use of structural color has the advantage of not using energy and complex measuring equipment to measure strain rate. Wrinkle structure was fabricated on the surface of Poly-dimethylsiloxane (PDMS) and used it as a sensor which color changes according to the applied strain. In addition, a transmittance-changing sensor was developed and fabricated by synthesizing additional glass nanoparticles. Furthermore, a strain sensor was developed that is largely transparent at the target strain and opaque otherwise.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.392.1-392.1
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• 2016

Nowadays, research interest in developing the wearable devices are growing remarkably. Portable consumer electronic systems are becoming lightweight, flexible and even wearable. In fact, wearable electronics require energy storage device with thin, foldable, stretchable and conformable properties. Accordingly, developing the flexible energy storage devices with desirable abilities has become the main focus of research area. Among various energy storage devices, supercapacitors have been considered as an attractive next generation energy storage device owing to their advantageous properties of high power density, rapid charge-discharge rate, long-cycle life and high safety. The energy being stored in pseudocapacitors is relatively higher compared to the electrochemical double-layer capacitors, which is due to the continuous redox reactions generated in the electrode materials of pseudocapacitors. Generally, transition metal oxides/hydroxide (such as $Co_3O_4$, $Ni(OH)_2$, $NiFe_2O_4$, $MnO_2$, $CoWO_4$, $NiWO_4$, etc.) with controlled nanostructures (NSs) are used as electrode materials to improve energy storage properties in pseudocapacitors. Therefore, different growth methods have been used to synthesize these NSs. Of various growth methods, electrochemical deposition is considered to be a simple and low-cost method to facilely integrate the various NSs on conductive electrodes. Herein, we synthesized amorphous $NiWO_4$ NSs on cost-effective conductive textiles by a facile electrochemical deposition. The as-grown amorphous $NiWO_4$ NSs served as a flexible and efficient electrode for energy storage applications.

• 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.