• 한국포장학회지
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• 제28권3호
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• pp.193-199
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• 2022

Sustainable energy supplies without the recharging and replacement of charge storage device have become increasingly important. Among various energy harvesters, the triboelectric nanogenerator (TENG) has attracted considerable attention due to its high instantaneous output power, broad selection of available materials, eco-friendly and inexpensive fabrication process, and various working modes customized for target applications. The TENG harvests electrical energy from wasted mechanical energy in the ambient environment. TENG devices are very likely to be used in next-generation renewable energy and energy harvesting. TENG devices have the advantage of being able to manufacture very simple power devices. In this experiment, various organic dielectrics and inorganic dielectrics were used to improve the open voltage of TENG, Among the various organic dielectrics, Teflon-based FEP, which has the highest electron affinity, showed the highest open voltage and Al electrode was fabricated on Teflon substrate by sputtering deposition process. And AAO (Anodized Aluminum Oxide) nanostructures were applied to maximize the specific surface area of the TENG device. The power generation of TENG within the acceleration level (0.25, 0.5, 1.0, 1.5 and 2 G) and the frequency range (5-120 Hz) of the domestic transport environment was up to 4 V.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.93-99
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• 2022

초소형, 웨어러블 기기 기술의 빠른 발전에 따라, 전자기기 구동을 위한 시공간적인 제한이 없는 지속적인 전기 공급을 필요로 한다. 이에 따라, 두 가지 다른 재료의 접촉과 분리로 만들어지는 정전기를 활용하는 마찰대전 나노발전기(Triboelectric nanogenerator, TENG)는 간단한 원리 덕분에, 복잡한 과정 및 설계 없이도 자연에서 버려지는 다양한 형태의 에너지들을 효과적으로 수확하는 수단으로 활용되고 있다. 하지만, TENG의 실생활의 적용을 위해서는 전기적 출력의 증가가 필요하다. 또한, 전기적 출력의 증가뿐만 아니라 전기적 출력의 안정적인 발생은 TENG의 상용화를 위해서 해결해야 될 과제이다. 본 연구에서는 TENG의 출력을 향상시킬 뿐만 아니라, 향상된 출력을 안정적으로 나타낼 수 있는 방법을 제안하였다. 출력의 향상 및 안정성을 위해서 TENG 구성 요소 중 하나인 접촉층을 일렉트렛으로 사용하였다. 활용된 일렉트렛은 Fluorinated ethylene propylene (FEP) 필름에 코로나 차징과 열처리 과정을 순차적으로 진행함으로써 제작되었다. 코로나 차징으로 인해 인위적으로 주입된 전하가 열처리 과정에 의해서 깊은 트랩으로 들어가게 되어 전하의 이탈 현상이 최소화된 일렉트렛을 제작하고 이를 TENG 제작에 활용하였다. 제작된 일렉트렛의 출력 성능은 수직 접촉 분리 모드 TENG의 전압 출력을 측정함으로써 검증되었고, 코로나 차징 과정을 거친 일렉트렛은 어떠한 처리도 되지 않은 FEP 필름에 대비 12배 높은 출력 전압을 나타냈다. 일렉트렛의 시간 및 습도 안정성은 일반 외부 환경 및 극한의 습도 환경에 일렉트렛을 노출시킨 후, TENG의 출력 전압을 측정함으로써 확인되었다. 또한, 박수를 모티브로 한 Clap-TENG에 일렉트렛을 적용하여 LED를 작동시킴으로써 실생활에 적용할 수 있음을 보여주었다.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.378-393
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• 2022

마찰전기 나노발전기(이하 TENG)의 새로운 발전 기술은 에너지 수집 및 자가 전력 공급 감지 응용 분야의 긍정적 전망으로 인해 점점 더 많은 관심을 받고 있다. 또한 최근 소프트로봇의 부상은 플렉시블과 소프트센서, 액추에이터 개발에 대한 폭넓은 관심을 불러 일으키고 있다. TENG는 액추에이터와 자가 전력 공급 센서를 구동하는 유망한 전원으로 간주되어 소프트웨어 로봇, 소프트 센서 및 액추에이터 개발을 위한 독창적인 방법을 제공한다. 이 리뷰에서는 TENG를 기반으로 다양한 형태와 기능을 가진 소프트웨어 로봇을 소개하려 한다. 그 중 자연계의 구조, 표면 형태, 재료 특성과 센싱/발전 메커니즘을 모방한 바이오닉 소프트 로봇의 설계는 TENG 성능 향상에 큰 도움이 되었다. 또한 다양한 바이오닉 소프트 로봇은 TENG의 간단한 구조, 자체 전력 공급 특성 및 조정 가능한 출력으로 인해 이전 구동 방식보다 향상되었다. 그리하여 이 리뷰에서는 TENG가 활성화한 소프트 로봇 응용의 특정 핵심 영역에서 다양한 연구를 종합적으로 검토하려 한다. 리뷰를 요약하자면 먼저 최근 개발된 다양한 TENG 기반 소프트웨어 로봇을 정리하고 다양한 장비 구조, 표면 형태 및 자연적으로 영감을 받은 재료를 비교 분석하여 그에 따른 TENG 성능 개선을 수행한다. 자연계에 사용되는 다양한 유비쿼터스 감지 원리와 발전 메커니즘 및 유사한 인공 TENG 설계가 확인되었고 촉각 디스플레이 및 웨어러블 기기, 인공 전자 피부 등의 기기에 TENG를 활성화하는 바이오닉 응용에 대해 논의한다. 마지막으로 TENG 기반 센서 및 구동 장비의 로봇 실제 적용에 대한 발전 기회, 도전 및 미래 전망을 분석한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권2호
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• pp.71-76
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• 2021

As opposed to using fossil fuels, we need to use eco-friendly resources such as sunlight, raindrops and wind to produce electricity and combat environmental pollution. A triboelectric nanogenerator (TENG) is a device that converts mechanical energy into electricity by inducing repetitive contact and separation of two dissimilar materials. During the contact and separation processes, electron flow occurs owing to a change in electric potential of the contacting surface caused by contact electrification and electrostatic induction mechanisms. A solid-solid contact TENG is widely known, but it is possible to generate electricity via liquid-solid contact. Therefore, by designing a hydrophobic TENG, we can gather electricity from raindrop energy in a feasible manner. To fabricate the superhydrophobic surface of TENGs, we employ a dip coating technique to synthesize an octadecylamine (ODA)- and polydimethylsiloxane (PDMS)-based coating on polyethylene terephthalate (PET). The synthesized coating exhibits superhydrophobicity with a contact angle greater than 150° and generates a current of 2.2 ㎂/L while water droplets fall onto it continuously. Hence, we prepare a box-type TENG, with the ODA/PDMS coating deposited on the inside, and place a 1.5 mL water droplet into it. Resultantly, we confirm that the induced vibration causes continuous impacts between the ODA/PDMS coating and the water, generating approximately 100 pA for each impact.

• 한국재료학회지
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• 제34권1호
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• pp.34-43
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• 2024

New piezoelectric and triboelectric materials for energy harvesting are being widely researched to reduce their processing cost and complexity and to improve their energy conversion efficiency. In this study, BaTiO₃ films of various thickness were deposited on Ni foams by R.F. magnetron sputtering to study the piezoelectric and triboelectric properties of the porous spongy structure materials. Then piezoelectric nanogenerators (PENGs) were prepared with spongy structured BaTiO₃ and PDMS composite. The output performance exhibited a positive dependence on the thickness of the BaTiO₃ film, pushing load, and poling. The PENG output voltage and current were 4.4 V and 0.453 ㎂ at an applied stress of 120 N when poled with a 300 kV/cm electric field. The electrical properties of the fabricated PENG were stable even after 5,000 cycles of durability testing. The triboelectric nanogenerators (TENGs) were fabricated using spongy structured BaTiO₃ and various polymer films as dielectrics and operated in a vertical contact separation mode. The maximum peak to peak voltage and current of the composite film-based triboelectric nanogenerator were 63.2 V and 6 ㎂, respectively. This study offers new insights into the design and fabrication of high output nanogenerators using spongy structured materials.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.774-780
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• 2021

회전익 항공기의 보조동력장치(APU, Auxiliary Power Unit)는 지상 운용/비행 중 주 동력 기관의 시동, 환경제어시스템용 고압 공기 공급, 비상발전기 등의 역할을 수행한다. 보조동력장치(이하 'APU')는 소형 가스터빈엔진형태로 구성되어 있으며, 해당 구성품의 시동 원리는 전기 시동 모터를 사용하는 방식으로, 축을 회전시켜 시동에 필요한 동력을 발생시킨다. 본 연구에서는 회전익 항공기에 장착된 APU의 시동 모터 운용성 확보를 위해 APU와 APU 시동 모터 간 축간 분리 장치(Over-Running Clutch) 적용을 통한 품질개선을 수행하였다. APU 시동 모터는 초기 APU 시동이 주 역할이지만, 운용 시 실제 작동 시간 이후에도 APU 기어축의 회전력에 의해 무 부하 회전을 하게 되어 구성품/부품 간 과도한 마찰력이 지속적으로 발생하였다. 이러한 현상은 시동 모터 내부 브러시 마모를 유발하게 되고, 결과적으로 항공기 운용을 위한 APU 작동 시간 증가 시 브러시 운용 수명 감소와 APU의 운용성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 APU 시동 모터의 운용성/내구성 향상을 위하여 시동 모터 브러시 마모와 APU 작동시간의 연동성을 분리하는 축간 분리 장치(Over-Running Clutch)적용하여 시험으로 효과를 검증하였고, 설계변경에 따른 기술적 타당성을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.530-534
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• 2006

조류발전은 조류 유속이 빠른 곳에 수차발전기를 설치하여 해수의 운동에너지로부터 전기를 생산하는 발전방식이다. 2001년부터 해양연구원에서는 울돌목의 우수한 조류발전 개발 여건을 바탕으로 조류에너지 실용화 기술을 개발하고 있다. 본 연구에서는 조류발전 시스템에 사용되는 헬리컬 수차의 효율을 현장실험을 바탕으로 판단하고자 하였다. 현장실험을 위하여 지름 2.2 m, 높이 2.5 m의 수차를 제작하고, 울돌목 협수로의 한 쪽 면에 쟈켓구조물을 설치하여 수차를 거치한다. 수차가 회전함에 따라 회전봉에 일정 마찰을 주어 토크와 RPM을 측정하고, 함께 측정된 유속자료를 이용하여 수차를 효율을 산정한다. 유속-수차효율, TSR(수차의 날개속도와 유속의 비)-수차효율의 상관관계로 실험결과를 고찰하였다. 1중 날개 수차인 경우에 유속 1.4에서 2.6 m/s 사이에서 최대효율이 30 - 35 % 정도였고, 2중 날개 수차에 대한 실험에서는 유속 1.4에서 2.6 m/s 사이에서 최대수차효율이 25 - 35 % 사이임을 알 수 있었다. TSR과 최대수차효율의 상관관계는 실험 case별로 조금씩 다르다. 전체적으로 1중 날개의 경우가 최대수차효율에서 2중 날개보다 TSR 값이 조금 큰 경향을 나타냄을 알 수 있다. 이것은 1중 날개가 2중 날개보다 가벼워 좀 더 큰 RPM을 발생시켜서 나타난 현상으로 생각된다. 현재의 실험결과들을 이용하여 TSR과 최대수차효율을 상관관계를 나타내는 모델식을 도출하였다. 현장시험결과를 종합하면, 현장조류발전 시설이 최소 600 kW의 전력이 생산되기 위해서는 지름 3 m, 높이 3.6 m 인 수차 3개가 하나의 축에 설치되어야하는 것으로 계산되었다. 정격유속이 4.8 m/s이고 수차의 지름이 3m 라면, 최적 전력발생시의 RPM은 1중 날개의 경우 79이고 2중 날개의 경우는 63정도임을 추정할 수 있었다.촬영하여 실시간으로 전송하기 때문에 홍수시 하천 상황에 대한 모니터링 목적으로 사용될 수 있다. 영상수위계는 우물통 등을 이용하는 기존 방법과 비교하여 구조물이 필요 없어 설치 비용이 저렴하고, 영상에 의한 하천 모니터링 기능을 자체적으로 가지고 있기 때문에 효율적이라고 할 수 있다.따른 4개의 평가기준과 26개의 평가속성으로 이루어진 2단계 기술가치평가 모형을 구축하였으며 2개의 개별기술에 대한 시범적용을 실행하였다.하는 것으로 추정되었다.면으로의 월류량을 산정하고 유입된 지표유량에 대해서 배수시스템에서의 흐름해석을 수행하였다. 그리고, 침수해석을 위해서는 2차원 침수해석을 위한 DEM기반 침수해석모형을 개발하였고, 건물의 영향을 고려할 수 있도록 구성하였다. 본 연구결과 지표류 유출 해석의 물리적 특성을 잘 반영하며, 도시지역의 복잡한 배수시스템 해석모형과 지표범람 모형을 통합한 모형 개발로 인해 더욱 정교한 도시지역에서의 홍수 범람 해석을 실시할 수 있을 것으로 판단된다. 본 모형의 개발로 침수상황의 시간별 진행과정을 분석함으로써 도시홍수에 대한 침수위험 지점 파악 및 주민대피지도 구축 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 있을 것으로 판단되었다.4일간의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래전략은 존재하므로 이러한 전략을 개발 및 활용할 수 있으며, 특히, 한국주식시장에 적합한 거래전략은 반전거래전