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문제 정의
- 광전변환에 의해 전력을 생산하는 태양전지를 이용한 ‘무블레이드 풍력발전기’를 구현하여, 풍속에 따라 회전하면서 외부로부터 공기를 흡입하여 제트기류를 형성하여 기계적인 풍력 에너지의 활용을 극대화하면서 외부 몸체에 형성된 태양전지에 의해 발생되는 광전변환 전력도 활용하는 것이다.
- 전절에서 기술한 바와 같이, 날로 증대하는 전력소모량을 감당하지 못하는 2차전지만으로는 모바일 기기의 전력수요를 충족시키기 어려운 현실이다. 들고 다니는 모바일 전력발생기기는 휘어지는 유기박막태양전지 등으로도 구현 가능하지만[1], 여기서는 인간이 활동하는 동작 등에서 필연적으로 발생하지만 그대로 버려지는 진동, 충격 등의 기계적 에너지를 압전변환 원리 등을 이용하여 전기에너지를 생산하는 에너지 하베스팅 기술에 관하여만 논하기로 한다. 그림 1 압전변환 원리를 이용한 에너지 하베스팅 기술의 한 사례이다.
- 본 총설에서는 압전변환 원리를 이용한 나노기술 기반 에너지 하베스팅 소자의 원리를 개략적으로 살펴보고, 그 응용사례를 몇 가지 소개하고자 한다.
- 본 총설에서는 유비쿼터스 시대의 모바일 기기의 ‘상시 구동’ 및 ‘상시 연결 가능성’을 실현시키기 위한 대안으로서의 이동형 전원공급 장치에 적용될 수 있는 나노기반 에너지 하베스팅 소자와 그것을 적용한 휴대용 자체 충전장치에 관한 몇 가지 기술을 소개하였다. 향후 10년 내에 다양한 변환원리를 응용한 에너지 하베스팅 소자의 기술개발이 결실을 거두어 진정한 유비쿼터스 혁명의 실현에 기여할 수 있는 실용화 수준의 에너지 하베스팅 소자의 개발 및 휴대용 자체 충전장치가 사용자에게 널리 보급될 것을 기대해 본다.
- 상기와 같은 압전특성을 이용한 에너지 하베스팅 소자가 다양한 재료와 구조로 제안되어 왔으나, 생산된 전력을 실제 전력생산 또는 에너지 저장 쪽으로 응용하는 사례는 아직 미미한 실정이다. 압전변환 원리를 이용하여 휴대용 자체 충전장치를 구현하는 기술을 소개하는 것으로 마무리하고자 한다. 그림 12는 압전변환 원리에 의해 생산된 전기에너지를 저장하는 휴대용 전력공급 장치에 관한 제안이다[15].
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