• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.233-235
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• 2019

에너지 하베스팅은 주변의 에너지를 수확하여 활용하는 기술로 이에 관련한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다. 마찰전기 나노발전기는 물리적인 움직임이나 마찰을 통해 발생되는 정전기를 이용하여 센서나 웨어러블 디바이스에 활용하는 에너지 하베스팅 기술 중 하나이다. 마찰전기 나노발전기는 ${\mu}W$(마이크로와트) 단위의 미소 전력을 생산함에도 불구하고, 다른 에너지 하베스팅 발전기들과 비교하여 큰 임피던스를 가지고 있어서 전력을 전달하기에 어려움이 있다. 또한 마찰전기 나노 발전기의 출력 전력은 Spike성 Pulse Train의 형태여서 다이오드 정류기가 필요하기 때문에, 정류기의 입력 임피던스와 마찰전기 나노 발전기의 출력 임피던스에 대한 분석을 이용한 임피던스 매칭 설계가 필요하다. 본 연구에서는 다이오드 정류기의 임피던스 모델을 유도하여 마찰전기 나노 발전기의 내부 임피던스와의 매칭을 통해 최대 전력을 전달하는 커패시터와 출력 부하 설계를 목표로 한다. 유도한 임피던스 모델에 대하여 실제 전력 실험을 통해 모델의 유효성과 정확성을 검증하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.134-134
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• 2018

반데그라프 발전기는 큰 전위차를 생성하고 입자를 가속시키기 위해 발명된 정전기 발생기이다. 현재 반데그라프 발전기는 사이클로톤의 개발 이후 입자 가속 목적으로 주로 사용되고 있지는 않지만 접촉 전하 생성, 전달, 및 축적을 가능하게 하는 전하 운반 시스템에 기반하여 간단한 구조로 직류를 발생시킬 수 있는 점은 주목할만하다. 특히, 최근 경량성, 고효율 발전 등의 장점으로 에너지 하베스팅 분야에서 많은 관심을 받고 있는 마찰전기 에너지 하베스팅 기술 분야에서는 최근, 높은 에너지 저장 효율을 위해 직류 발생이 가능한 마찰전기 에너지 발전 소자에 대한 연구들이 진행되고 있다. 그러나 전하 운반 시스템을 기반으로 한 마찰 전기 직류 발전기에 대한 연구는 거의 이루어 지지 않았으며, 보고된 몇 연구에서는 저 전류, 고 임피던스 및 저효율과 같은 반데그라프 발전기의 구조적 및 물질적 한계를 극복하지 못했다. 또한 마찰에 의해 발생하는 마모에 의한 출력 감소 또한 해결되지 못한 문제이다. 따라서 뛰어난 마찰전기 특성과 함께 우수한 내마모성을 가지는 폴리머에 기반하여 기존의 한계를 극복 한 전하 운반 시스템 기반 마찰 전기 직류 발전기를 제안한다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.40 no.4
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• pp.913-923
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• 2023

In this study, a triboelectric nanogenerator was fabricated using the composite of teflon-based polymer and graphene flower, which are stable in air and have relatively high electronegativity. The composite was used to fabricate an electronegative layer of a nanogenerator using a spin-coating method. For the electropositive layer, a zinc oxide film was prepared using a sol-gel method. The fabricated triboelectric nanogenerator produced a maximum power of about 44 ㎼. In conclusion, since all the active layers of the triboelectric nanogenerator was made by the solution process, it is scalable to a large area.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.40 no.1
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• pp.179-187
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• 2023

Nanogenerators containing biomaterials are eco-friendly electronic devices in terms of being a non-polluting energy source and biodegradable electronic waste. In particular, the amount of waste will be also reduced if the biomaterial can be extracted from biowaste. In this study, a triboelectric nanogenerator was fabricated using animal collagen present in the skin of a mammal and its characteristion was proformed. The electro-anodic layer of the triboelectric nanogenerator was constructed by forming a collagen film using the spin coating method, and it was confirmed that the film was porous from scanning electron microscopy. The fabricated triboelectric nanogenerator exhibited an open-circuit voltage from 7 V at 3 Hz to 15 V at 5 Hz due to periodic mechanical movement, and a short-circuit current of 3.8 uA at 5 Hz. In conclusion, collagen-containing triboelectric nanogenerators can be power source for low-power operating devices such as sensors and are also expected to be useful for reducing electronic waste.

• Journal of Energy Engineering
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• v.29 no.1
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• pp.75-84
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• 2020

This study investigates a simple, yet effective and affordable, manufacturing method to increase the electrical efficiency by triboelectric generator (TEG) applying 3D printers. In this study, we propose the newly manufacturing method for producing a macroscale surface patterning. Overall experiments were conducted in designed test-bed chamber system which can control the magnitude and frequency of the frictional force and the relative humidity. Furthermore, we can demonstrate the voltage enhancement of macroscale surface patterns about 1.6-fold. The peak voltage producing by TEG was as high as 18 V. In comparison with conventional process that employ micro- and nanoscale patterns, the proposed process by 3D printer is faster and more suitable for mass production.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.922-923
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• 2015

풍력발전기는 2000년대 초반에 발전기 회전자 직경이 80m에 이르는 2MW급 풍력발전기들이 여러 회사에서 개발되면서 경제성 및 신뢰성도 향상되어 비약적인 발전을 이루게 되었다. 풍력발전시장의 신규발주와 설치장소가 한계점에 이르게 됨으로써 경제성이 뛰어난 대형 풍력발전기의 필요성이 대두되고 있다. 이와 같이 풍력발전기의 대형화 추세는 대형화를 통해 에너지 효율의 증대뿐만 아니라 단위 용량 당 건설비 및 설비비 절감이 가능하기 때문에 풍력발전기 대형화를 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 풍력발전기에 사용되는 기계적 기어박스는 윤활유 주입 및 보수 점검의 문제점이나 소음, 진동, 마찰에 의한 열 발생 등의 문제점들을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기계적 기어박스를 마그네틱 기어를 이용하여 구성하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 마그네틱 기어를 이용하여 10MW급 풍력발전기의 기어박스를 설계하고 그 가능성을 검토하고자 한다.

• 전기의세계
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• v.25 no.2
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• pp.55-57
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• 1976

자동차에서 발전기는 engine의 기계적 energy를 전기 energy로 변환시켜 engine의 발동, light, radio및 여러가지 계기등에 전류를 공급하며 잉여전력을 축전지에 저장한다. 이러한 자동차용 발전기는 1900년 중반기까지 직류발전기를 사용하였으나 1960년 초기부터 반도체개발과 더불어 저속출력특성이 우수한 교류발전기와 정류기를 병용하였다. 그러나 1960년 하반기부터는 자동차의 고속화, 차내의 라디오, TV시설, 각종 전자제어장치등의 급속한 발달로 보다 안정도가 높은 전원의 공급이 필요하게 되었다. 또한 자동차사용이 일반화됨에 따라 최소의 유지보수를 요하는 발전기를 추구하게 되었다. 이에 따라 미국, 영국, 불란서 등 선진공업국에서는 브러시가 필요없는 발전기의 개발을 서두르게 되었으며 여러가지 형태의 Brushless generator를 개발하여 현재 사용하고 있다. 종래의 발전기에서 Brush와 slip-ring, 즉 금속의 회전마찰접촉을 통하여 계자권선에 전류가 공급됨으로 이에 따른 성능저하, 접촉부분에서 발생하는 arc로 인한 폭발위험 및 전자장치에 주는 방해, Brush 마모로 인한 유지보수등의 단점을 주고 있다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.22 no.4
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• pp.198-203
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• 2013

Energy harvesting refers to converting ambient energy from our surroundings, which would be otherwise wasted, into useful electrical energy. A triboelectric energy harvester is a self-charged device for harnessing mechanical energy based on a coupled process of contact charging and electrostatic induction. In this research, we demonstrate simple fabrication of prototype triboelectric energy harvester using soft lithography and its electrical characterization. Triboelectric generation occurs between the two micro patterned layers of Au and PDMS. A micro pattern is simply replicated directly from the bottom layer to the top layer using soft-lithography without an extra transfer process. This generator can produce an output voltage of 2 V and output current of 20 nA.

• Composites Research
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• v.32 no.6
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• pp.307-313
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• 2019

Triboelectric nanogenerators (TENGs), which are combined effects of triboelectricity and electric induction, is a large-area and low-cost technology that can be applied easily in our life. In this work, we applied life supplies to TENGs and analyzed a type of chemical bonding with the ratio of C-C/C-H/C-O/C=O bonding. As the ratio of C-C bonding increases, the materials can be positively charge. On the other hands, as the ratio of C-H bonding increases, the materials can be negatively charged materials. Based on these behaviors, we got a voltage of 210V, a current of 14.6 ㎂ and a maximum power of 9.8mW. Finally, we could turn on 97 light emitting diodes (LEDs) by using a wrap as a negative material and a magnetic note as a positive material.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.22 no.4
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• pp.160-164
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• 2014

Recently, there has been an active study about friction force of moving parts for automotive. This study is development and evaluation of oil pockets for journal bearing and tappet valve for range extended electric vehicle. Specially, oil pockets are effect on friction force depend on pitch, size, depth. In this study, fine oil pocket was formed using by etched texturing on the journal bearing and tappet valve. And oil pocket analyzed by SEM and friction force test was carried out by tensile tester. Finally, in this study, it was suggested by round and plane part which journal besring and tappet valve.