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[국내논문] PZT 압전재료를 이용한 외팔보 구조의 에너지 수집기에 관한 연구
A Study on Energy Harvester with Cantilever Structure Using PZT Piezoelectric Material 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.24 no.5, 2011년, pp.416 - 421  

차두열 (인하대학교 전자공학과) ,  이수진 (인하대학교 기계공학과) ,  장성필 (인하대학교 전자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Nowadays, the increasing demands upon mobile devices such as wireless sensor networks and the recent advent of low power electrical devices such as MEMS make such renewable power sources attractive. A vibration-driven MEMS lead zirconate titanate $Pb(Zr,Ti)O_3$ (PZT) cantilever device is ...

주제어

#MEMS   #Energy harvester   #PZT   #Resonance frequency  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 압전 재료가 외부에서 가해지는 구조적 변화에 의한 전기 에너지가 발생되는 압전 현상을 이용한 에너지 하베스팅 기술은 움직이는 대부분의 물체에 사용가능한 근래에 크게 각광을 받는 기술이다 [3]. 본 논문에서는 PZT 압전 세라믹 물질을 이용하여 마이크로 머시닝 공정을 통해 낮은 공진주파수 영역의 외팔보를 제작함으로써 집적화 및 소형화가 가능한 에너지 하베스팅 기술을 연구하고자 하며, 또한 기존의 d31 모드의 에너지 하베스터가 아닌 d33 모드의 에너지 하베스터를 제작하여 용이한 제작 공정을 통해 높은 전력을 얻을 수 있는 에너지 하베스터를 제작하고자 한다.
  • 본 연구에서는 PZT 압전세라믹 물질을 외팔보 형태로 제작하여 고유진동수 영역에서 진동시킴으로써 전력을 발생시키고자 한다. 외팔보는 진동 특성이 비교적 간단하고 공정이 용이하여 PZT 에너지 하베스터의 특징을 살펴보는데 적합한 구조라 할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존의 이차전지를 대체할 새로운 형태의 에너지 하베스팅 기술이 요구되고 있는 이유는? 그러나 다른 소형화 에너지 재생기술이 크게 발전하는데 비하여 이차전지 성능은 미약하게 증가하는데 그치고 있다 [2]. 따라서 현재 장시간 사용 가능한 동력원이 필요한 제품들이 상용화 되고 있기 때문에는 기존의 이차전지를 대체할 새로운 형태의 에너지 하베스팅 기술이 요구되고 있다. 이러한 예로 연료전지, 태양전지, 소형 압전 세라믹 기술 등이 있다.
기존의 이차전지를 대체할 새로운 형태의 에너지 하베스팅 기술이 요구되고 있는데 이러한 예는 어떤 기술이 있는가? 따라서 현재 장시간 사용 가능한 동력원이 필요한 제품들이 상용화 되고 있기 때문에는 기존의 이차전지를 대체할 새로운 형태의 에너지 하베스팅 기술이 요구되고 있다. 이러한 예로 연료전지, 태양전지, 소형 압전 세라믹 기술 등이 있다. 이러한 기술 중에 연료전지와 태양전지 등은 화학반응으로 인한 안정성 문제 및 태양광의 필요로 인한 환경적 요인 등으로 사용이 제한적이다.
압전 현상을 이용한 에너지 하베스팅 기술의 장점은? 이러한 기술 중에 연료전지와 태양전지 등은 화학반응으로 인한 안정성 문제 및 태양광의 필요로 인한 환경적 요인 등으로 사용이 제한적이다. 그러나 압전 재료가 외부에서 가해지는 구조적 변화에 의한 전기 에너지가 발생되는 압전 현상을 이용한 에너지 하베스팅 기술은 움직이는 대부분의 물체에 사용가능한 근래에 크게 각광을 받는 기술이다 [3]. 본 논문에서는 PZT 압전 세라믹 물질을 이용하여 마이크로 머시닝 공정을 통해 낮은 공진주파수 영역의 외팔보를 제작함으로써 집적화 및 소형화가 가능한 에너지 하베스팅 기술을 연구하고자 하며, 또한 기존의 d31 모드의 에너지 하베스터가 아닌 d33 모드의 에너지 하베스터를 제작하여 용이한 제작 공정을 통해 높은 전력을 얻을 수 있는 에너지 하베스터를 제작하고자 한다.
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참고문헌 (8)

  1. B. S. Lee and W. J. Wu, IEEE Ultrasonic Symposium (New York, USA, 2007) p. 28. 

  2. J. H. Lin, X. M. Wu, T. L. Ren, and L. T. Liu,, Integr. Ferroelectr., 95, 128 (2007). 

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  3. S. Roudy, E. S. Leland, J. Baker, E. Carleton, E. Reilly, E. Lai, and B. Otis, IEEE Pervasive Computing, 4, 28 (2005). 

  4. T. W. Choi, C. S. Lee, and S. C. Yoo, Proc. 2002 Summer Conf. KIEEME (Jeju, Korea, 2002) p. 10. 

  5. T. W. Choi and S. C. Yoo, J. KIEEME, 15, 10 (2001). 

  6. T. W. Choi, C. S. Lee, and S. C. Yoo, Trans. Electr. Electron. Mater., 15, 10 (2001). 

  7. T. W. Choi and S. C. Yoo, J. Mater. Sci., 15, 10 (2001). 

  8. H. A. Sodano and D. J. Inman, J. Intell. Mater. Sys. and Struc., 16, 799 (2005). 

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