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[국내논문] 도로 환경 모니터링을 위한 차량 유도풍 에너지 변환 시스템
Energy Conversion System Using Vehicle-Induced Flow For Road Environmental Monitoring 원문보기

한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집, 2009 June 25, 2009년, pp.550 - 553  

이제윤 (주식회사 코아칩스) ,  민철기 (주식회사 코아칩스) ,  한의석 (주식회사 동일기술공사) ,  한상주 (주식회사 동일기술공사) ,  오재근 (주식회사 코아칩스)

초록
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도로 환경 모니터링을 위한 센서 노드의 전력원으로 유도풍을 이용한 압전에너지 하베스팅 기술은 기존 재생 에너지의 설치 및 작동 조건에 영향을 받지 않고, 도로상에 주오염원인 자동차에서 발생되는 폐에너지를 활용하는 친환경적 에너지 순환시스템을 구현하는 핵심 요소이다. 차량 유도풍에 의해 발생되는 풍압으로 도로 상의 구조물에 진동을 유발한다. 이 때 발생한 진동 에너지는 압전체를 통해 전기 에너지로 변환, 저장할 수 있다. 이렇게 저장된 에너지는 센서의 구동과 무선 데이터 송수신을 위한 센서 노드의 전력원으로 사용함으로써 별도의 전력원이 필요없게 된다. 본 연구에서는 60km/h로 주행하는 한 대의 차량에 의해 2.7m/s의 유도풍이 발생하여 0.6g로 도로 상의 구조물에 에너지를 전달하게 된다. 전달된 에너지가 압전체를 통해 15uJ 전기에너지로 저장된다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 차량 유도풍을 이용한 풍력 발전 활용 가능성에 대한 연구[1]로 고속도로 상의 중앙분리대와 교통 표지판 위치에 풍력 발전 가능성 검토를 위해 연구 결과로 5m/s의 강한 풍속이 발생하는 구간이 있고, 중앙분리대의 경우 풍력 발전기 가능함을 발표하였다. 하지만 본 연구에서 제안하는 방법은 궁극적으로 도시 환경 오염의 주범인 도로에서 발생하는 오염원으로부터 환경부하를 감시할 수 있는 도로 환경 모니터링을 위한 동력원으로의 재생성하는 친환경적인 에너지 순환 시스템으로 기존 연구에서 적용하고자 했던 대전력 발전기가 아니 센서 네트워크 상의 소비 전력이 작은 센서 노드의 전원 공급을 통해 모니터링을 위한 무선 네트워크 구현이 가능한 에너지 변환 시스템을 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전세계적인 유가 인상으로 인해 어떤 연구가 추진되었는가? 전세계적인 유가 인상으로 인해 신·재생 에너지에 대한 관심은 매우 고조된 상태이며, 전통적인 대체 에너지뿐 아니라 그동안 에너지로 활용하지 않던 부분에 있어서도 적극적인 가용 에너지화 하려는 연구가 많은 분야에서 추진되고 있다. 흔히 우리가 지구상에서 볼 수 있는 태양열, 빛, 풍력 등이 가지고 있는 에너지는 무공해일 뿐만 아니라 무한정 이용이 가능하다.
압전 발전기가 실생활에 유용하게 활용될 수 있는 예로 어떤 것이 있는가? 예를 들어, 압전 발전기를 군화에 부착하면 군인들이 걸어다닐 때의 진동을 이용, 무전기의 배터리를 충전할 수 있다. 이 기술은 현재 미국에서 연구가 진행중인 것으로 알려졌다.
압전 발전 분야는 왜 새로운 대체에너지로 각광받는가? 그러나 최근 압전체를 이용해 전기에너지를 얻는 압전 발전 분야가 새로운 대안으로 각광받고 있다. 압전체를 이용한 에너지 하베스팅은 주위의 버려지는 힘이나 압력, 진동같은 에너지를 우리가 사용가능한 전기에너지로 변환해 준다. 이 방식은 에너지 변환 효율이 크고 소형 · 경량화가 가능하다는 장점 때문에 도로 및 구조물 모니터링 등을 위한 전원 문제를 해결할 최고의 대안으로 떠오르고 있을 뿐만 아니라 다양한 분야의 응용이 기대되고 있다.
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