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문제 정의
- 전자기 효과 방식은 진동에 의해 전자유도가 발생하면 전기가 유기되는 현상을 이용하는 것으로 에너지 변환효율도 낮은 편이며 또한 초소형화가 어려운 단점을 갖고 있다. 마이크로 에너지 하베스팅에 적용되는 그러한 전기에너지 발생 원리를 개략적으로 살펴보기로 한다.
- 일상생활이나 산업현장에서 다른 발생원에 의해 생산되고 사용되는 과정에서 소비되고 소멸되는 다양한 기계적 에너지를 활용하여 전기에너지를 발생할 수 있는 기술은 에너지 하베스팅 기술로 가장 대표적인 것이라 할 수 있다. 여기서는 압전변환 에너지 하베스팅 소자 중 진동 에너지를 전기에너지로 변환하는 진동 에너지 하베스팅(Vibrational Energy Harvesting)에 관하여 소개한다.
- 광에너지를 전기에너지로 변환하는 광전변환 원리는 주로 일반적인 태양전지(Solar Cell)에서 이용되고 있다. 여기서는 최근 발표된 광전변환 원리에 의한 전력발생 소자에 관하여 소개하고자 한다.
- 펠티에 효과는 그 반대방향의 효과로서, 역시 이종 금속 또는 이종 접합체에 전류를 흘려주면 전자 또는 정공의 흐름에 동반하는 열 류가 흐르게 되어, 결과적으로 열의 발생 또는 흡수가 일어나게 되는 것이다. 이 두 가지 현상에 착안한 다양한 연구․개발 사례가 있으며, 열전효과에 기반을 둔 에너지 하베스팅 기술에 관하여는 2010년 J.F. Li 등이 발표한 것을 소개한다: 우수한 성능을 가진 열전 재료(전기 전도도, Seebeck 계수 및 열전도도의 물리적 파라미터를 조정)를 개발하고 나노구조 물질의 제조와 관련된 제작과정을 발표했다[3]. 그림 1a는 전력을 생산할 수 있는 열전변환 모듈의 동작원리를 설명하고 있다.
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