초록 ▼

□ 연구개요
- 제안하는 연구의 최종목표는 사물인터넷을 위한 에너지 자율 센서를 위해 UHF/UWB 하이브리드 무선 송수신 기술, 무선 clock 하베스팅 기술, time-domain 센서 인터페이스 기술을 기반으로 하는 에너지 하베스팅 무선 송수신 인터페이스 및 센서 인터페이스를 개발하는 것임.
- 1차년도에는 무선 송수신 인터페이스 및 센서 인터페이스 구조 기술 개발, 2차년도에는 UHF/UWB 하이브리드 무선 송수신 회로, 무선 clock 하베스팅 회로, time-domain 센싱 회로 개발, 3차년도에는 무선 cl

□ 연구개요
- 제안하는 연구의 최종목표는 사물인터넷을 위한 에너지 자율 센서를 위해 UHF/UWB 하이브리드 무선 송수신 기술, 무선 clock 하베스팅 기술, time-domain 센서 인터페이스 기술을 기반으로 하는 에너지 하베스팅 무선 송수신 인터페이스 및 센서 인터페이스를 개발하는 것임.
- 1차년도에는 무선 송수신 인터페이스 및 센서 인터페이스 구조 기술 개발, 2차년도에는 UHF/UWB 하이브리드 무선 송수신 회로, 무선 clock 하베스팅 회로, time-domain 센싱 회로 개발, 3차년도에는 무선 clock 하베스팅 기반 광대역 펄스 송신기, UWB 기반 sensor-to-time 송신기 칩 구현과 검증을 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 에너지 하베스팅 무선 송수신 및 센서 인터페이스 칩 구현을 위한 무선 에너지 하베스팅 전력 변환기 회로 기술 개발을 목표로 역방향 누설 전류를 감소시켜 전력 변환 효율 (PCE)을 개선하기 위해 정류 소자로 두꺼운 산화물 MOSFET을 사용하는 CMOS 교차 결합 차동 RF 정류기를 제안함. 제안된 정류기에서 역누설 전류는 50 % 이상 감소되었고 1 V 출력 전압에 대해 최대 PCE 75.2 %를 달성하여, 기존 정류기에 비해 PCE가 8.8 % 개선됨.
- 무선 송수신 및 센서 인터페이스 칩 전원 관리부 (power management unit) 회로 기술 개발을 목표로 빠른 부하 과도 응답을 위한 undershoot 전압 및 안정화 시간 감소 기술이 적용된 외부 커패시터리스 저전압 강하 (LDO) 레귤레이터를 제안함. 기존 LDO 레귤레이터와 비교하여 추가 전류 소모 없이 undershoot 전압을 53.3 % 감소시키고 안정 시간을 55.5 % 감소시킴.
- UWB 기반 sensor-to-time 송신기 회로 기술 개발을 목표로 전력 소모를 줄이기 위해 50 Ω 출력 임피던스를 직접 구동하는 게이트 제어 전압 제어 발진기 (VCO)기반 송신기를 제안함. 테일 전류 소스의 온/오프 게이팅을 위해 사다리꼴 펄스를 사용하는 gated VCO는 추가적인 펄스 shaping 필터 사용 없이 출력 스펙트럼 마스크를 만족시킴.
- Wireless clock harvesting 회로 기술 개발을 목표로 에너지 효율적인 무선 clock 생성기 기반 injection locked ring oscillator(ILRO)를 제안함. 2.03 μW의 매우 낮은 전력소모로 –34 dBm의 최소 입력 전력에서 안정적인 450 MHz clock을 얻었으며 -15dBm 입력 전력에서 23.8 % 잠금 범위를 달성함.

□ 연구개발결과의 중요성
본 과제의 연구결과인 에너지 자율 무선 센서를 위한 무선 송수신 및 센서 인터페이스 기술은 배터리가 필요 없이 무선 에너지로 구동되며 초소형 집적이 가능하기 때문에 기존 무선 인식 RFID 기능을 넘어서 고정밀 위치 측정, 고속 데이터 전송 센서 등에 다양한 활용이 기대되며, 차세대 무선 인식기술로써 향후 사물인터넷을 구현하는 기반 기술이 될 것으로 예상됨. 무선 송수신 및 센서 인터페이스 집적회로 기술은 고정밀 위치 측정 무선인식 센서가 활용될 수 있는 여러 다양한 응용에 쓰일 수 있는 핵심 기술로서 학문적 가치가 높을 것으로 생각되며, 경제 산업 분야에서 향후 무선통신, 센서 네트워크 등의 IT 산업뿐만 아니라 건강진단, 환경인지, 감시 등의 다양한 사물인터넷 응용 산업의 기반이 되는 핵심 기술이 될 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 가. 본 연구개발의 필요성 및 가설 ... 5
• 나. 최종연구목표 ... 7
• 다. 연차별 연구 범위 ... 7
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 가. 1차년도 ... 9
• 나. 2차년도 ... 11
• 다. 3차년도 ... 13
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 31