초록 ▼

본 과제는 생활 주변에 존재하는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기술 중 많이 연구되고 있는 압전 에너지 하베스팅 시스템을 해양 환경에너지에 적용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 본 과제에서 진행된 세부 연구내용은 다음과 같다.

￭ 해양 환경 에너지에 적합한 압전 에너지 하베스팅 시스템 분석
- 압전 소재 동향 및 특성 분석
- 압전 소재 화학적 성분에 따른 환경 영향도 분석
- 해양 환경에 적합한 압전 에너지 하베스팅 시스템 타당성 검토

￭ 압전 에너지 하베스팅 시스템 시뮬레이션

본 과제는 생활 주변에 존재하는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기술 중 많이 연구되고 있는 압전 에너지 하베스팅 시스템을 해양 환경에너지에 적용하기 위한 기초 연구를 수행하였다. 본 과제에서 진행된 세부 연구내용은 다음과 같다.

￭ 해양 환경 에너지에 적합한 압전 에너지 하베스팅 시스템 분석
- 압전 소재 동향 및 특성 분석
- 압전 소재 화학적 성분에 따른 환경 영향도 분석
- 해양 환경에 적합한 압전 에너지 하베스팅 시스템 타당성 검토

￭ 압전 에너지 하베스팅 시스템 시뮬레이션 모델 구축
- 구조·진동·전자기 연성 시스템 시뮬레이션 모델 개발
- 압전 에너지 하베스팅 시스템 제작 및 실험을 통한 시뮬레이션 해석 모델 검증

(출처 : 초록 3p)

Abstract ▼

IV. Results
1. Suitability analysis of piezo-electric materials and harvesting system for ocean environments
- Piezo-electric materials were classified into single crystal, polycrystalline, polymer, thin film, and composite according to the material characteristics and theircharacteristics and

IV. Results
1. Suitability analysis of piezo-electric materials and harvesting system for ocean environments
- Piezo-electric materials were classified into single crystal, polycrystalline, polymer, thin film, and composite according to the material characteristics and theircharacteristics and application fields were investigated.
- The mechanical and electrical properties of five widely used piezoelectric materials were analyzed
- The chemical composition of the five piezoelectric materials was analyzed and the impact on the marine environment was analyzed according to the chemical composition of the piezoelectric material.
- The feasibility of a piezoelectric energy harvesting system which can meet the frequency and excitation power of oceanic energy and minimize environmental pollution was examined.

2. Establishment of simulation model for piezo-electric energy harvesting system
- A dynamic simulation model was constructed to design a piezoelectric module capable of resonating at 50 Hz, which is the resonance frequency of the equipment on the topside or ship.
- In order to increase the energy output, the piezoelectric module of 96 PZTs was designed.
- A structural analysis simulation model was constructed to calculate the stress and strain of individual piezoelectric PZTs.
- A piezo voltage analysis simulation model was constructed to calculated the piezoelectric power according to the deformation of PZT.
- An electrical analytical simulation model of a circuit was constructed, which is composed of four diodes and one capacitor to efficiently use the electric energy extracted from PZT.
- The simulation models were verified through the actual experiment and construct the simulation model with small experimental value and error.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• 목차 ... 9
• 표목차 ... 11
• 그림목차 ... 12
• 1장 서론 ... 14
• 2장 해양 환경 에너지에 적합한 압전 에너지 하베스팅 시스템 분석 ... 16
• 1절 압전 소재 동향 및 특성 분석 ... 16
• 1. 압전 소자 ... 16
• 2. 압전 소자 동향 분석 ... 21
• 3. 압전 소재 별 특성 분석 ... 24
• 2절 압전 소재 화학적 성분에 따른 환경 영향도 분석 ... 25
• 1. PZT 세라믹 구조 ... 25
• 2. BaTiO₃ 세라믹 구조 ... 25
• 3. AlN 구조 ... 26
• 4. ZnO 구조 ... 26
• 5. PVDF 구조 ... 27
• 3절 해양 환경에 적합한 압전 에너지 하베스팅 시스템 타당성 검토 ... 27
• 1. 해양 환경 에너지 종류 ... 28
• 2. 해외 연구 동향 ... 31
• 3. 압전 에너지 하베스팅 시스템 타당성 검토 ... 33
• 3장 압전 에너지 하베스팅 시스템 시뮬레이션 모델 구축 ... 34
• 1절 구조·진동·전자기 연성 시스템 시뮬레이션 해석 모델 개발 ... 34
• 1. 구조·진동·전자기 시뮬레이션 해석 모델 개발 ... 34
• 2. 회로 시뮬레이션 모델 개발 ... 39
• 2절 압전 에너지 하베스팅 시스템 제작 및 실험을 통한 시뮬레이션 모델 검증 ... 51
• 1. 실험을 통한 압전해석 시뮬레이션 모델 검증 ... 51
• 4장 연구개발목표 달성도 ... 55
• 1절 연구개발목표 달성도 ... 55
• 1. 계획 대비 목표 달성도 ... 55
• 2. 정량적 목표 실적 ... 55
• 5장 연구개발결과의 활용계획 ... 56
• 6장 참고문헌 ... 57
• 끝페이지 ... 58