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전기의 세계 = The proceedings of KIEE, v.63 no.9, 2014년, pp.18 - 22
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| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 압전 현상이란? | 압전 현상이란, 그림과 같이 물질의 기계적 변형 (수축 혹은 인장)에 의해 압전소재의 내부에 전기적 성질을 갖는 이온의 상대적 위치 변화로 전극과 압전소자 물질 계면에서의 전하 밀도가 순간적으로 변화하여 외부로 전기에너지가 흐르는 현상이다. | |
| 미국 NASA, Langley에서 개발한 압전 세라믹 파이버와 폴리머를 결합한 복합소재는 무엇인가? | 최근에는 압전 세라믹 파이버와 폴리머를 결합한 복합소재 개발을 통해 유연한 압전 성능 기반의 센서, 액츄에이터 개발이 가능해 졌으며, 에너지 하베스팅으로 응용을 위한 연구도 미국의 다수 기업에서 진행이 되고 있다. 특히, 미국 NASA, Langley에서 개발한 MFC (Macro-fiber Composite)라는 압전복합소재는 단면이 사각형으로 이루어진 압전 세라믹 파이버(fiber)를 다수로 어레이(array)하여 에폭시(epoxy) 유기물을 압전 세라믹 파이버의 간격 사이에 채워 넣어 상하부에 금속 전극이 패턴되어 있는 폴리머 소재로 패키징을 한 형태로 구성이 되어 있다. 이를 웨어러블 디바이스에 응용하기 위해서는 압력을 감지하기 위한 스마트 텍스타일 형태로 제조하는 것이 상업적으로도 대량 생산이 가능하여 유리하지만 여전히 압전 내구성을 유지하기 위한 구조적 설계와 반복적 사용을 위한 수명의 개선 등이 동시에 구현되어야 한다. | |
| 진동 에너지를 이용한 에너지 하베스팅 기술의 장점은? | 통상적으로 캔틸레버라는 전력변환 구조물을 이용하게 되며, 외부 진동이 발생할 경우 캔틸레버 표면에 접합되어 있는 압전 필름의 변형을 통해 전기 에너지가 발생하게 된다. 이러한 진동 에너지를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 주변의 활용되고 있지 않은 일상적인 동작(호흡, 걷기, 뛰기, 두드림, 스트레칭 등)으로부터도 전력 생성이 가능하고 전자노이즈가 발생되지 않아 반영구적으로 사용할 수가 있는 장점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 높은 에너지밀도를 가지고 구조물의 제작이 진동 환경에 최적화가 가능하도록 설계와 제작이 용이하며, 압전 소재의 내구성을 보완하기 위한 탄성기판을 보조적으로 사용하거나, 유연성을 위해 폴리머 소재와의 복합화도 가능하여, 소재의 성능을 극대화하기 위한 소재 선택성이 비교적 자유롭다. |
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