사업화 유망기술

하이브리드 에너지 하베스팅 소재 및 소자

하이브리드 에너지 하베스팅

본 기술은 하이브리드 에너지 하베스팅 소재 및 소자이다.

보유기관 : 한국과학기술연구원       거래조건 : 협의 후 결정

기술개요

본 기술은 배터리나 전원선 연결 없이 진동, 자기장 등 주변에 분포하는 기계적 에너지를 통해 자가 발전할 수 있게 해주는 에너지 하베스터에 관한 것

특허정보

특허명 특허번호 특허명세서
넓은 공진 주파수 범위를 가지는 자기결합으로 배열된 압전 에너지 하베스터 10-2141074
넓은 동작 주파수 범위를 갖는 자가 공진 조절 압전 발생 장치 10-2125405
SELF-RESONANCE TUNING PIEZOELECTRIC ENERGY HARVESTER WITH BROADBAND OPERATION FREQUENCY 16-296218

기술완성도

TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계

기술개요

- 배터리나 전원선 연결 없이 진동, 자기장 등 주변에 분포하는 기계적 에너지를 통해 자가 발전할 수 있게 해주는 에너지 하베스터에 관한 것

- 압전 빔을 이동할 수 있는 질량체를 이용하거나 자력에 의해 압전 빔들을 결합하여 향상된 에너지를 출력하고 넓은 동작 주파수 대역폭을 제공할 수 있는 기술임

대표도면

[하이브리드 에너지 하베스팅 소자]

기술의 우수성

- 별도의 전기장치 없이도 외부 진동 주파수와 장치의 고유 주파수가 일치하도록 스스로 이동 가능한 에너지 하베스터

- 공진할 수 있는 주파수 대역이 확대되어 넓은 주파수 영역에 적용 가능한 에너지 하베스터

- 10^9 cycles 동안 안정적 출력 유지 가능

- 향상된 에너지 출력을 바탕으로 하베스터의 최대 출력 27.04mW 달성

기술의 차별성

- 이동 가능한 질량체를 공진이 발생하는 압전 빔의 위치로 이동시켜 압전 빔의 발생 변위를 최대로 확대하여 높은 출력의 전압 지속적 생성 가능

- 서로 다른 고유 진동수를 가진 압전 빔들을 자력에 의해 결합하여 하나의 주파수에서 압전 빔이 동작시 이웃한 압전 빔들이 함께 작동하여 넓은 공진 주파수 범위를 가짐

- 자성 질량체의 자기력에 의해서 서로 결합되게 구성하여 주변 진동 뿐만 아니라 전력선 주변에 생성되는 자기장으로부터 전기 에너지 생성 가능

활용분야

- 센서 전원 기술

- 전력 생산 기술
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