기계공학부 구성원들의 많은 관심과 참여 부탁드립니다.

▣ 제  목: 진동기반 고출력 에너지하베스팅 기술

▣ 연  사: 박재영 교수

▣ 소  속: 광운대학교 전자공학과

▣ 일  시: 2024. 5. 10.(Fri) 16:00

▣ 장  소: 제2공학관 B040호

▣ 초  록

 본 강연에서는 인체 움직임이나 주변 진동과 같은 낮은 주파수의 비주기적 저 진동에서 고출력의 전기를 수확하기 위한 하이브리드 (마찰전기-전자기력기반) 에너지 하베스팅 기술을 소개한다. 과학 기술의 발전과 더불어 피트니스/헬스케어 모니터링과 같은 다기능 휴대용/웨어러블 스마트전자 기기가 일상생활에서 많이 사용되고 있다. 동시에 사물인터넷(IoT)의 발달에 의한 센서의 사용 또한 크게 늘고 있다. 이러한 스마트 전자기기 및 센서들은 소형, 경량, 이동성 및 내구성을 갖춘 반영구적 전원 공급원이 반드시 필요하다. 현재 사용중인 교체 및 충전식 전기화학 배터리는 수명과 사용환경에 제한이 많고, 재충전 및 교체가 어려우며, 배터리 폐기로 인한 환경 오염도 유발한다는 단점이 있다. 하지만, 최근에 주목을 받고 있는 진동 에너지 기반의 친환경 에너지 하베스팅기술은 휴대용 및 웨어러블 전자기기, IoT 플랫폼을 위한 지속 가능한 반영구적 전원으로서 활용될 수 있다. 가장 활발하게 연구가 이루어지고 있는 진동에너지 수확 기술에는 압전력, 전자기력, 마찰전기 에너지 수확 기술이 있으며, 이들 중 낮은 전압에 비해 상대적으로 높은 전류를 출력하는 전자기력 에너지 수확 기술과 낮은 전류에 비해 상대적으로 높은 전압을 출력하는 마찰전기 에너지 수확기술을 결합한 전자기력-마찰전기 하이브리드 에너지 수확 기술이 상용화 가능성이 높은 고출력 전원기술로 평가되고 있다. 생체 및 실내외 환경 모니터링 IoT 시스템 구현을 위한 반영구적 친환경 전원기술로써의 하이브리드 에너지하베스팅 기술의 응용사례를 소개한다. 또한 수질 및 해양 환경을 실시간 모니터링 할 수 있는 전기화학 센서와 에너지하베스팅 소자가 하나로 집적화된 무전원 해양환경 모니터링 IoT 플랫폼 기술도 소개한다. 수질 성분을 검출할 수 있는 4개의 센서를 하나의 플렉시블 기판위에 집적화한 후 센서들의 신호 처리와 블루투스 기반 데이터 무선전송에 필요한 전력을 전자기유도 기반 에너지하베스터를 적용하여 물결의 움직임으로부터 생산하여 공급하였고, 마찰전기 나노발전기를 적용한 무전원 모션센서를 이용하여 물결의 움직임에 대한 상세한 정보를 실시간으로 모니터링하였다. 추가적으로 베터리 전원이 없이도 인체의 활동, 물체의 움직임, 그리고 기계의 진동을 실시간 모니터링 할 수 있는 마찰전기 기반의 무전원 센서 기술을 소개한다.