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NTIS 바로가기대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회, 2011 July 20, 2011년, pp.29 - 31
손영대 (동서대학교) , 김동욱 (동서대학교)
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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이차전지, 연료전지의 단점은? | 특히, 최근 무선 센서 네트워크화가 촉진되면서 현재 상용화 되고 있는 유비쿼터스(Ubiquitous)센서네트워크에 적합한 전원 공급원을 보완 및 대체 할 수 있는 방안이 검토 및 연구가 이루어지고 있다. 현재, 전원 공급 장치로 주로 의존되고 있는 이차전지, 연료전지는 수명의 한계가 있고 부피가 크며, 충전 횟수가 유한하다는 문제점이 있다. 또한, 무선 센서 시스템에 적합한 전원공급 장치의 조건은 안정적인 전원 공급이 가능하고, 유지 및 보수를 위한 노력과 비용이 전혀 들지 않으면서 무선 센서 시스템에 전원을 공급할 수 있어야 한다는 것인데, 이러한 조건을 충족시키기 위해서는 시스템 내부에서 자가발전이 가능하면서 작동 수명이 반영구적이고, 설치 후 전원이나 배터리의 교체가 필요 없는 태양광에너지, 진동에너지, 풍력에너지 등과 같은 생활 속에서 무의식적으로 버려지는 에너지를 활용하여 전기에너지로 변환할 수 있는 발전이 요구되고 있는 실정이다. | |
Piezoelectric Energy Harvesting이란? | 또한, 무선 센서 시스템에 적합한 전원공급 장치의 조건은 안정적인 전원 공급이 가능하고, 유지 및 보수를 위한 노력과 비용이 전혀 들지 않으면서 무선 센서 시스템에 전원을 공급할 수 있어야 한다는 것인데, 이러한 조건을 충족시키기 위해서는 시스템 내부에서 자가발전이 가능하면서 작동 수명이 반영구적이고, 설치 후 전원이나 배터리의 교체가 필요 없는 태양광에너지, 진동에너지, 풍력에너지 등과 같은 생활 속에서 무의식적으로 버려지는 에너지를 활용하여 전기에너지로 변환할 수 있는 발전이 요구되고 있는 실정이다. 그리고 최근 전자회로 기술의 발전에 의해 저전력으로 동작 가능한 집적회로의 상용화에 따라 미소 에너지원으로도 전자부품과 회로시스템이 동작이 가능하게 되어 다양한 에너지 포집기술에 적용되고 있으므로, 본 논문은 소형 에너지의 개발 및 필요성을 인지하여 주변의 무제한 활용되고 있지 않은 진동에너지를 수확하고 전기에너지로 변환 및 활용하는 Piezoelectric Energy Harvesting에 대하여 연구를 하였다. 본 논문에서 선정한 압전 폴리머는 열가소성 폴리우레탄 (TPU; Thermoplastic Polyurethane), 폴리프로필렌(PP; Polypropylene) 및 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA; Ethylene-Vinyl Acetate) 가 있다. | |
분극과정을 거치면서 압전소자와 유사한 전기적 특성을 지니게 되는 압전 폴리머가 다양한 환경발전 시스템에 접목가능한 이유는? | 이들은 일정한 분극(Poling) 과정을 거치면 압전소자와 유사한 전기적 특성을 지니게 된다. 또한, 압전 폴리머는 내한성과 내마모성이 우수하며 기존의 압전소자로 사용되고 있는 PZT계열의 세라믹에 비해 공정이 간단하고 원하는 모양과 크기로 쉽게 제작할 수 있다는 장점과 함께, 낮은 제작단가 및 높은 내구성을 가지는 신소재이므로 보다 다양한 환경발전 시스템에 접목가능하다. 또한, 압전 폴리머로부터 발생한 전기에너지를 포집하기 위해 전류 불연속 모드로 동작하는 벅-부스트 컨버터를 설계하였으며, 이는 평균 입력전류가 입력전압에 비례하도록 벅-부스트 컨버터를 제어함으로써 컨버터의 입력저항과 압전 폴리머의 내부저항이 매칭되어 최대 전력전달이 가능하게 한다. |
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