초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 궁극적인 목표는 기존의 유선 전원 공급이나 충전 방식을 대체하여 전선 없이(Wireless) 언제 어디서나 전력 생산을 가능하게 함으로써, 스마트 의류 및 휴대용 IT 기기를 위한 부분 보조전력으로 지속적이면서도 편리하게 공급하는 방편을 제시하는 것이며, 연구를 통해 확보될 에너지 하베스팅 기술은 단순 인체 에너지로부터 전력 에너지를 생산하는데 그칠 것이 아니라 그 기술의 범위를 거시적인 관점으로 확장하여 기타 환경에서 관찰 가능한 에너지원을 수확하는 미래 청정에너지 변환기술로 활용하고자 한

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 궁극적인 목표는 기존의 유선 전원 공급이나 충전 방식을 대체하여 전선 없이(Wireless) 언제 어디서나 전력 생산을 가능하게 함으로써, 스마트 의류 및 휴대용 IT 기기를 위한 부분 보조전력으로 지속적이면서도 편리하게 공급하는 방편을 제시하는 것이며, 연구를 통해 확보될 에너지 하베스팅 기술은 단순 인체 에너지로부터 전력 에너지를 생산하는데 그칠 것이 아니라 그 기술의 범위를 거시적인 관점으로 확장하여 기타 환경에서 관찰 가능한 에너지원을 수확하는 미래 청정에너지 변환기술로 활용하고자 한다. 본 연구팀은 1차원 fiber를 기반으로 하여 의류 패키징 기술을 이용하는 방법으로 복합기능 의복화를 실현시키고자 하였으며, 단일 1차원 fiber에 저온 용액공정으로 성장된 나노프레임의 기능화 단계를 거쳐 에너지 수확이 가능한 소자를 제작하고, 이를 의류화 패키징 기술 (spining, weaving, knitting)을 통해 의복화되어 진다.

□ 연구결과
본 연구팀은 인체의 움직임으로 동작하는 1차원 Fiber 기반 에너지 하베스팅 소자를 제작하고 이를 의복화하는 것이 목표이다. 단일 1차원 fiber에 용액 공정을 통하여 에너지 하베스팅 소재의 나노프레임 성장을 구현하였으며, 기능화 단계를 거쳐 에너지 수확이 가능한 소자로 제작을 진행하였다. 1차원 fiber를 기반으로 하여 weaving을 통한 의류 패키징으로 의류화 과정이 이뤄졌으며, 세부적인 연구 결과는 다음과 같다.

(1) 1차원 Fiber 기반의 압전/마찰전기 효과를 갖는 소재의 나노프레임 구현
나노프레임 구현을 위한 용액 공정을 통한 buffer layer 코팅 및 조건 최적화
나노프레임의 기하학적 구조 변형을 위한 성장 메커니즘 및 합성 연구
도핑 효과를 이용하여 캐리어 농도 조절을 통한 하베스팅 효율 연구

(2) 1차원 Fiber 기반의 유기/무기 하이브리드 나노프레임을 이용한 에너지 하베스팅소자 구현
Flexible/Conductive 유기물 합성 및 유기물 기반의 마찰전기 하베스팅 소자 연구
유기물의 표면 처리를 통한 나노프레임 구현 및 균일한 유기물 나노프레임의 형상 연구
압전/마찰전기 효과를 이용한 유기/무기 하이브리드 하베스팅 소자 구현 및 효율 연구

(3) 1차원 Fiber 기반의 에너지 하베스팅 textile 구현
1차원 fiber 소재 및 전극 소재에 따른 에너지 하베스팅 효율 연구
Weaving을 통한 의복화 구현 및 인체 움직임을 통한 하베스팅 소자 효율 연구

□ 연구결과의 활용계획
본 X-과제의 문제인 “인체의 움직임으로 동작하는 1차원 fiber 기반 에너지 하베스팅 의복화”를 달성한 최종 연구결과물은 휴대용 IT기기와 접목되어 섬유/패션 분야, 생체모니터링, 소방용/군사용 등의 특수 분야 등 의복과 관련된 다양한 필드에서 기존의 유선 전원 공급이나 충전 방식을 대체하여 전선 없이(Wireless) 언제 어디서나 전력 생산이 가능하기 때문에 의복과 관련된 다양한 필드에서 활용될 수 있다. 또한, 의복과 같이 입는 형태의 웨어러블 소자들의 전자 기능뿐만 아니라, 의복 본연의 쾌적성, 안전성, 내구성, 편의성 및 개성 표현이 가능한 패션요소인 심미성까지 고려가 가능하다.

본 연구의 목표인 에너지 하베스팅을 통하여 전력 에너지를 생산하는 것으로 그칠 것이 아니라, 그 기술의 범위를 거시적인 관점으로 확장하여 기타 환경에서 관찰 가능한 에너지원을 수확하는 미래청정에너지 변환기술로도 활용이 가능하다.

( 출처 : 요약문 4p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
The ultimate goal of this research is to provide continuous and convenient supply of auxiliary power for smart apparel and portable IT equipment by replacing the existing wired power supply or charging method. Energy harvesting technology to be acquired through the research wil

□ Purpose&contents
The ultimate goal of this research is to provide continuous and convenient supply of auxiliary power for smart apparel and portable IT equipment by replacing the existing wired power supply or charging method. Energy harvesting technology to be acquired through the research will not only produce electric energy from simple human motion, but also expand the scope to a new prospect of clean energy production.

Our research group attempt to realize multi-function clothing by using packaging technology (spinning, weaving, knitting) based on 1-dimensional fibers, which are functionalized by low-temperature solution-based synthesized nano-frames.

□ Result
(1) one-dimensional fiber-based Nano-frame synthesis with piezoelectric / triboelectric effects
Optimization of buffer layer coating and condition through solution process for nano-frame synthesis
Growth mechanism and composite study for geometric structural deformation of nano-Frames
Researching Harvesting Efficiency by Controlling Carrier Concentration Using Doping Effect

(2) Study of energy harvesting device using 1D fiber-based organic / inorganic hybrid nano-frame
Synthesis of flexible / conductive organic materials and study of organic materials-based friction electric property for energy harvesting devices
Research on nanoframe by surface treatment of organic material and study of uniform organic nano-frame shape
Study of organic / inorganic hybrid energy harvesting device using piezoelectric / triboelectric effect and efficiencies

(3) Research on one-dimensional fiber-based energy harvesting textile
Energy harvesting efficiency of 1-dimensional fiber material and electrode material
A study on wearable energy harvesting device efficiency through Human movement

□ Expected Contribution
A purpose and result of the X-project, “Clothing of one-dimensional fiber-based energy harvesting device operated by human motion“, is to replace the existing wired power supply and storing method. It can be combined with portable IT equipment and utilized in the various field of fashion, bio-monitoring, fireproof and military clothing due to its wirelessness and portability. In addition, it is possible to consider not only the electronic function of clothing device but also the comfort, safety, durability, convenience and aesthetics as a fashion element. Furthermore, it is possible to expand the viewpoint of the research to a macroscopic scale of environmental energy generation technology in future.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 16 5. 연구결과의 활용계획 ... 18 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 20 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 20 8. 참고문헌 ... 20 9. 연구성과 ... 20 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 22 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 22 12. 기타사항 ... 22별첨1 ... 23별첨2 ... 24끝페이지 ... 27