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다층형 압전세라믹 발전기 제작 및 capacitor 충전 특성
Multilayer Piezoelectric Energy Harvester and Charging Property in Capacitor 원문보기

한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집, 2007 Nov. 01, 2007년, pp.301 - 302  

김형찬 (한국과학기술연구원) ,  송현철 (한국과학기술연구원) ,  이주영 (한국과학기술연구원) ,  정대용 (한국과학기술연구원) ,  김현재 (한국과학기술연구원) ,  윤석진 (한국과학기술연구원) ,  주병권 (고려대학교)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Energy harvesting from the vibration through the piezoelectric effect has been studied for powering the wireless sensor node. For the driving wireless sensor node, the generated energy is required to store the capacitor or battery. For the rapid charging, higher voltage than battery's capacity volta...

AI 본문요약
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제안 방법

  • 23PbZrO3)룔 기본조성으로 하였다.(d33 : 500pC/N, 전기기계 결합계수 :56, 기계적 품질계수: 73) 1급 시약을 사용하여, 파우더를 제작 후 제작한 파우더를 바인더(BD73210 : FERRO)와 질량비 7:3으로 섞었으며, 폴리프로필렌 용기에 지르코니아 볼을 이용하여 24시간 혼합분쇄하였다. 그 후, Tape Caster 를 사용하여 각각 200|Jm, 100pm, 40|J m 의 두께로 그린시트률 뽑아, 스크린 프린터를 사용하여 전극을 입힌 후, 각각 1층, 2층, 5층으로 적층하여 3200psi 의 압력믈 가한 후, 90(TC에서 2시간 동안 소결하여 두께 200|Jm의 1증, 2층, 5층의 다층 세라믹을 제작하였다.
  • (d33 : 500pC/N, 전기기계 결합계수 :56, 기계적 품질계수: 73) 1급 시약을 사용하여, 파우더를 제작 후 제작한 파우더를 바인더(BD73210 : FERRO)와 질량비 7:3으로 섞었으며, 폴리프로필렌 용기에 지르코니아 볼을 이용하여 24시간 혼합분쇄하였다. 후, Tape Caster 를 사용하여 각각 200|Jm, 100pm, 40|J m 의 두께로 그린시트률 뽑아, 스크린 프린터를 사용하여 전극을 입힌 후, 각각 1층, 2층, 5층으로 적층하여 3200psi 의 압력믈 가한 후, 90(TC에서 2시간 동안 소결하여 두께 200|Jm의 1증, 2층, 5층의 다층 세라믹을 제작하였다. 제작한 다층 압전 세라믹은 그림 1의 화살표 방향으로 분극처리 하였으며, 같은 방향으로 분극 된 전극면을 각각 연결시켰다.
  • 본 연구에서는 세라믹을 다층형으로 제작하여 전극 면의 넓이를 변화 시키면서 압전 발전기를 제작했다. 제작한 압전 발전기에 외부에서 충격을 주어 충격에 대하여 생성되는 전류량을 측정하고 이를 캐패시터에 충전하여 충전 시간을 비교했다.
  • 충격을 가하는 것에서의 생기는 오차를 줕여기위하여 동일한 충격을 십 수번 반복하여 출력되는 평균값으로 결과 값욿 얻었으며, 압전 밣전기에 가한 충격의 양은 측정량의 확실한 구뿐믈 위하여 실제 진동보다 강한 충격를 주었다. 전극면을 넓게 했읗 패 실제 생산되어 충전되는 전기에너지의 양을 비교하기 위하여, 진동기(Type 4809 : brttel & kj政)로 압전 발전기에 동일진동을 가하여 캐패시터에 충전하고, 충전시간을 비교하였다. 사용한 캐패시터는 5V-0.
  • 분극처리 된 세라믹은 유연한 PCB판 위에 罟여압전 발전기를 제작하였다. 전하량을 계산하기 위하여 압전세라믹의 유전율을 측정하였으며, 동일 충격에서의 출력 전압을 저항의 변화에 따라 측정하였다.
  • 제작된 각각의 압전 발전기의 한쪽을 강하게 고정시킨후 다른 끝에 동일한 충격을 주어 동일한 5mm의 변형을 가할 때, 압전 발전기에서 쵸력되는 전압읋 측정하여, 계산하였다. 충격을 가하는 것에서의 생기는 오차를 줕여기위하여 동일한 충격을 십 수번 반복하여 출력되는 평균값으로 결과 값욿 얻었으며, 압전 밣전기에 가한 충격의 양은 측정량의 확실한 구뿐믈 위하여 실제 진동보다 강한 충격를 주었다.
  • 그 후, Tape Caster 를 사용하여 각각 200|Jm, 100pm, 40|J m 의 두께로 그린시트률 뽑아, 스크린 프린터를 사용하여 전극을 입힌 후, 각각 1층, 2층, 5층으로 적층하여 3200psi 의 압력믈 가한 후, 90(TC에서 2시간 동안 소결하여 두께 200|Jm의 1증, 2층, 5층의 다층 세라믹을 제작하였다. 제작한 다층 압전 세라믹은 그림 1의 화살표 방향으로 분극처리 하였으며, 같은 방향으로 분극 된 전극면을 각각 연결시켰다. 분극처리 된 세라믹은 유연한 PCB판 위에 罟여압전 발전기를 제작하였다.
  • 제작한 압전 발전기에 외부에서 충격을 주어 충격에 대하여 생성되는 전류량을 측정하고 이를 캐패시터에 충전하여 충전 시간을 비교했다.

대상 데이터

  • 제작한 다층 압전 세라믹은 그림 1의 화살표 방향으로 분극처리 하였으며, 같은 방향으로 분극 된 전극면을 각각 연결시켰다. 분극처리 된 세라믹은 유연한 PCB판 위에 罟여압전 발전기를 제작하였다. 전하량을 계산하기 위하여 압전세라믹의 유전율을 측정하였으며, 동일 충격에서의 출력 전압을 저항의 변화에 따라 측정하였다.
  • 압전 발전기의 모양을 나타낸 것이다. 실험에 사용한 압전 재류는 PZT 로써 PMW-PNN-PZT (0.01Pb(Mg./1W1/2)03-0.41Pb(NieNbe)03-0.35PbTi03-0.23PbZrO3)룔 기본조성으로 하였다.(d33 : 500pC/N, 전기기계 결합계수 :56, 기계적 품질계수: 73) 1급 시약을 사용하여, 파우더를 제작 후 제작한 파우더를 바인더(BD73210 : FERRO)와 질량비 7:3으로 섞었으며, 폴리프로필렌 용기에 지르코니아 볼을 이용하여 24시간 혼합분쇄하였다.
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