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문제 정의
- 본 연구는 앞서 소개한 PVDF 와 PZT를 병합하여 효율적으로 이들을 구성하고 사용하여 에너지 하비스팅을 하는데 목적이 있다. 이때 우선적으로 고려해야할 점은 한 개의 압전소자로부터 발생되는 출력이 미미한 만큼 이를 효율적으로 모을 수 있는 시스템을 설계하는 것이다.
- 본 연구에서는 PVDF를 Multi-bundle 형태로 제작하여 출력 전압을 측정하고, 선행연구에 수행되지 않았던 PZT와 PVDF를 복합적으로 이용하여 나무형 풍력발전시스템의 Prototype을 제작하고 그 가능성을 평가하고자 한다.
- 이때 우선적으로 고려해야할 점은 한 개의 압전소자로부터 발생되는 출력이 미미한 만큼 이를 효율적으로 모을 수 있는 시스템을 설계하는 것이다. 본 연구에서는 다양한 방법 중에서 시스템의 구성상 물리적으로 나무 형태로 압전소자를 여는 것이 비교적 용이할 것으로 판단되어 나무형의 풍력 발전시스템을 설계 - 제작하였다.
- 본 연구에서는 압전 세라믹스를 이용한 에너지 하비스팅의 일환으로써 바람을 이용한 나무형 풍력 발전시스템을 제작 해보고 그 성능을 테스트 해보았다. 실험실 테스트를 위한 시스템은 작은 규모로 제작되었지만, 실질적으로 규모가 보다 큰 나무형 풍력 발전 시스템을 제작 하였을 경우 사용되는 PVDF 및 PZT의 수를 증가시킴으로서 보다 큰 출력을 얻을 수 있으리라 여겨지고 있다.
가설 설정
- (a)상태에서는 압전 소자에 외부 응력이 없는 상태로 출력전압이 발생하지 않는다. 그러나 (b)와 같이 F의 압축력을 가하면 상하의 전극에 각각 (+), (-)의 전압이 발생하고 소자 두께는 감소되고, 반대로 (c)와 같이 신장력 F를 가하면 상하의 전극에 각각(-), (+)의 전압이 발생하며, 이때 소자의 두께가 초기 무응력 상태보다 증가하며 압축력을 가했을 경우와 반대현상이 발생한다.
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