초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
○ 이미 설치되어있는 방파제를 기능화하여, 파도에 의한 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 저가의 고효율 디바이스 구현.
○ 압력 전기, 마찰 전기 효과를 충분히 이용할 수 있는 구조 구현.
○ 부식, 해양 생물 부착, 파손 등 거친 해양 환경에 적합한 에너지 수확 구조 구현.
- 유연하고, 부식, 산/염기에 강하며, 상용화된 PVDF, PTFE 폴리머를 사용하여 모듈화 할 수 있는 고효율의 디바이스 구현
- 파도의 다양한 역학적 운동에 따른 에너지 수확 효율 측정

□ 연구의 목적 및 내용
○ 이미 설치되어있는 방파제를 기능화하여, 파도에 의한 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 저가의 고효율 디바이스 구현.
○ 압력 전기, 마찰 전기 효과를 충분히 이용할 수 있는 구조 구현.
○ 부식, 해양 생물 부착, 파손 등 거친 해양 환경에 적합한 에너지 수확 구조 구현.
- 유연하고, 부식, 산/염기에 강하며, 상용화된 PVDF, PTFE 폴리머를 사용하여 모듈화 할 수 있는 고효율의 디바이스 구현
- 파도의 다양한 역학적 운동에 따른 에너지 수확 효율 측정
- 장기간 사용에 따른 디바이스의 내구성 측정 및 증대 모색
- 파도의 역학적 에너지를 최대로 수확할 수 있는 대면적의 디바이스 구조 구현

□ 연구결과
○ 해양의 역학적 에너지를 수확하는 디바이스의 내구성 증대 방법 개발
- 서로 다른 두 물체의 접촉과 분리에 의해 작동되는 마찰 전기 디바이스를 접근이 매우 어려운 바다에 적용하기 위해서는 디바이스의 효율 및 내구성 증대가 매우 중요함.
- 전기적 분극을 가지고 있는 강유전체 PVDF 필름을 이용하면, 마찰 전기 디바이스의 효율 (강유전체 삽입 전에 비해 5배 증대)과 내구성 (접촉 횟수를 최소한으로 줄여도 디바이스 작동)이 획기적으로 증대되는 것을 관측.
- 파도의 출렁임에 의한 역학적 에너지를 수확할 수 있는 부표 디바이스를 구현하여, 작은 진폭에서도 LED를 켤 수 있는 마찰 전기가 생성됨을 확인.

○ 방파제에 부딪히는 파도의 역학적 에너지를 수확할 수 있는 디바이스의 모듈화
- 아크형태의 PTFE-Al 구조 두 개가 서로 마주 보고 있는 디바이스 구현.
- 철저히 방수가 되고, 모듈화 되어 있어 한 두개의 디바이스가 고장 나더라도 전체 디바이스는 작동이 가능한 구조를 구현.
- 모듈화되어 있는 디바이스의 개수를 늘림에 따라, 마찰 전류 증대 확인.
- 외력에 의해, LED와 같은 소형 전자기기가 작동하는 것을 확인.

○ 물방울의 이동에 의한 역학적 에너지 수확 디바이스 구현
- 다양한 이온이 녹아 있는 바닷물방울의 이동에 의한 역학적 에너지를 수확할 수 있는디바이스를 PTFE와 Au의 인터디지탈 전극을 이용하여 구현.
- 전산 모사를 통해 물방울의 위치에 따라 유도되는 전하 분포 형상화.
- 물의 양, 전극의 폭에 따라 마찰전기의 크기가 급격히 변하는 것을 관측.

□ 연구결과의 활용계획
○ 대량 생산 및 대면적이 가능한 PVDF 강유전체 필름을 다양한 해양에너지 수확을 위한 마찰 전기 디바이스에 적용하여 발전 효율 및 내구성을 증대 연구에 적용
○ 방수되고 모듈화된 마찰 전기 디바이스를 방파제에 적용하여, 파도의 역학적 에너지를 수확하고 이를 이용하여 LED와 같은 전자기기를 작동하게 하여 항상 불이 켜져 있는 방파제 구현에 적용
○ 방파제, 부두, 등대 등, 바닷물방울의 양이 다른 곳에, 전극의 폭을 달리하여 물방울을 이용한 역학적 에너지 수확 디바이스 적용

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
○ Realization of low price, high efficient device, which converts mechanical energy into electricity using water breaker
○ Fully utilization of piezoelectricity and triboelectricity
○ Corrosion, marine life, damage free device structure
- Module device using flexible a

□ Purpose&contents
○ Realization of low price, high efficient device, which converts mechanical energy into electricity using water breaker
○ Fully utilization of piezoelectricity and triboelectricity
○ Corrosion, marine life, damage free device structure
- Module device using flexible and commercial PVDF and PTFE polymer
- Harvesting of various mechanical motions of wave
- Durability measurement for long-time operation
- Large area device

□ Result
○ Enhanced durability of ocean wave mechanical energy harvesting device
- Importance of durability of triboelectric device, especially for ocean energy harvesting due to the difficulty in access
- Observation of 5 times enhanced device efficiency and sharply increased durability, simply inserting the ferroelectric PVDF films
- Confirmation of powering LED device in triboelectric buoy device

○ Device module of water breaker device
- Fabrication of arc-type PTFE-Al triboelectric module device
- Confirmation of water proof
- Increase of triboelectric current as the increase of number of device
- Powering of small electronic device like LED

○ Water droplet device
- Fabrication of interdigital PTFE-Au based triboelectric device which harvests mechanical energy of water droplets
- Visualization of distributed charges depending on position of water droplet
- Observation of water volume and electrode width dependent triboelectric current

□ Expected Contribution
○ Application to mechanical energy harvesting device in ocean by using commercial and large area PVDF films
○ Application of waterproof and module device to water breaker and lightening the LED electronic device
○ Application of water droplet device to water breaker, wharf, and lighthouse

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 15 5. 연구결과의 활용계획 ... 15 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 17 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 17 8. 참고문헌 ... 17 9. 연구성과 ... 18 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 18 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 18 12. 기타사항 ... 19별첨1 ... 20별첨2 ... 24끝페이지 ... 24