• 전기화학회지
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• 제21권4호
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• pp.68-79
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• 2018

최근 늘어나는 배터리 수요를 대처하기 위하여 배터리를 대체하거나 배터리의 구동시간을 늘리기 위한 방법으로 제시되고 있는 에너지 발전소자와 에너지 저장소자의 융합연구는 에너지 관련 기술분야에서 가장 관심받고 있는 분야중 하나이다. 본 리뷰논문에서는 물리에너지 발전소자의 최근 연구동향과 함께 에너지 발전소자와 저장소자의 융합연구 동향을 소개하고자 한다. 먼저, 물리에너지를 전기에너지로 변환하는 압전 특성과 마찰대전 특성을 이용한 에너지 발전소자 관련 연구동향을 소개한다. 또한 압전/마찰대전 에너지 발전소자와 에너지 저장소자의 융합 연구동향을 소개한다. 특히 자가충전 에너지소자의 물리에너지를 전기화학적 에너지로 변환하는 새로운 접근방법을 소개하고자 한다.

• 기계저널
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• 제51권9호
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• pp.51-55
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• 2011

이 글에서는 최첨단 레이저 공정이 태양전지, 연료전지, 수소저장 등의 다양한 차세대 청정에너지원 및 에너지 저장장치와 에너지효율에 높은 그린 전기소자의 생산에 적용되고 있는 연구를 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.201.2-201.2
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• 2015

현대 디지털 사회에서 고효율 에너지와 파워소스에 관한 요구가 커짐에 따라 차세대 에너지 저장 소자에 대한 연구가 계속되고 있다. 그 중 리튬이온 배터리, 슈퍼커패시터, 그리고 연료 전지들이 우리의 일상생활에서 점점 더 중요하게 자리잡아가고 있는데 이런 다양한 에너지 저장소자 중 슈퍼커패시터가 많은 관심을 받고 있다. 이는 긴 수명, 빠른 충-방전 속도, 높은 에너지 밀도, 그리고 안전함 때문이다. 슈퍼커패시터는 에너지 저장 메커니즘에 따라 두 가지로 분류될 수 있는데 전기이중층 커패시터(EDLC)와 슈도커패시터(pseudocapacitor)로 나누어질 수 있다. 슈도커패시터는 active 물질과 전해질 이온 간의 전기화학적 반응으로 인해 EDLC보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 그러므로 지금까지 새로운 형태의 슈도용량성 물질을 만들기 위한 노력이 집중되고 있다. 본 연구에서는 전기화학적증착 방법을 통해 graphene-like ${\beta}$-nickel hydroxide (${\beta}-Ni(OH)_2$) 나노판 구조를 전도성 직물에 합성하였다. ${\beta}-Ni(OH)_2$ 슈도커패시터의 유연하고 효율적인 비용의 전극으로서 높은 비정전용량, 우수한 전기화학 가역성, 그리고 뛰어난 사이클 안정성을 보였다. 이런 쉬운 방법으로 유연한 전도성 직물에 합성된 metal hydroxide/oxide 나노구조는 웨어러블 에너지 저장소자와 변환소자 분야에 사용될 것으로 기대된다.

• 공업화학전망
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• 제23권2호
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• pp.23-39
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• 2020

4차 산업혁명의 초연결/초지능 사회가 현실화 되면서 모든 제품이 배터리에 연결되는 사물배터리(battery of things) 시대가 열리고 있다. 이에 따라 기존의 정형화된 에너지 저장 장치를 넘어 전자기기 각각에 걸맞은 스펙과 기능을 갖는 맞춤형 전지 개발이 화두이다. 특히 구부러지거나 변형될 수 있는 웨어러블 전자기기를 구동하기 위해서는 기계적인 변형에 안정한 에너지 저장 장치가 필요하다. 또한 다양한 기능(투명성, 전기변색, 자가치유형, 친환경 등)을 갖는 지능형 전자기기가 개발됨에 따라, 이와 동등한 기능을 갖는 에너지 저장 장치도 요구되고 있다. 나아가 각각 개발된 웨어러블/다기능성 전자기기와 에너지 저장 장치를 어떻게 통합시킬지에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 본 기고문에서는 기계적 안정성, 기존 소자와의 적합성, 나아가 신기능성까지 갖춘 차세대 다기능성 웨어러블 에너지 저장 장치를 소개하고 이를 위한 복합나노구조 합성 및 소자 디자인 전략에 관한 최근 연구 동향을 소개하고자 한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.473-480
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• 2018

2012년에 에너지 하베스팅을 위한 새로운 에너지 획득 방안인 TENG가 제시되었다. 동작에 따라 마찰 혹은 진동으로 전력을 생산하는 TENG는 새로운 에너지 하베스팅의 발전방안으로 소자 측면에서 많은 연구가 되고 있다. 하지만, TENG는 높은 전압(Voltage)과 낮은 전류(Current)의 문제를 지닌다. 이에 따라서 에너지의 저장과 변환을 위한 반도체 소자 혹은 회로적인 다양한 접근방안이 요구된다. 특히 5Hz 이하의 비규칙적인 발전에서의 변환 저장 기술은 이론적 연구보다 많은 경험이 요구된다. 본 연구는 발전 플랫폼을 저장 기술과 함께 대형동물의 움직임에 따른 발전소자의 실시간 발전 정보를 능동적 BLE 제어를 이용하여 송수신하고 이를 검증하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.100-100
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• 2014

최근 탄소나노섬유는 우수한 물리적 화학적 특성을 바탕으로 에너지 저장소자의 전극소재 및 촉매 지지체로 사용되고 있다. 이들의 에너지저장능력을 향상시키기 위하여 다공화, 기능화 (산소 작용기), 복합화 등 탄소나노섬유의 표면제어를 실시하였고, 이들의 구조적, 화학적, 전기화학적 평가를 실시하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.166-166
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• 2009

에너지 하베스팅 소자용 압전 적층체를 제작하고 이에 대한 성능을 조사하였다. 최근 대부분 소형 소자들을 구동하는데 있어서 이에 필요한 소비 전력은 최소한 10~20 mW 이다. 이에 적합한 mm 크기의 압전 소자를 제작하고 외부 금속 기구물을 연결한 하베스팅 소자를 제작하였다. 이러한 소자의 공진 주파수를 120 Hz로 정하고 이에 적합한 무게추를 설정하였다. 120 Hz에서 1 g 가속도로 외부에서 진동을 가했을 때, 소자는 5 V, 20 mW의 전력을 발생하였다. 또한 이러한 소자에서 발생된 전력을 저장하기 위하여 간단한 정류 및 저장 장치를 제작하였다. 회로 제작시 압전 소자의 임피던스가 매우 적으므로 이에 적합하게 임피던스 매칭을 고려한 저 임피던스 회로를 제작하였으며, 이 회로는 약 80%의 효율을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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• pp.57-59
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• 2006

에너지저장소자로 커패시터를 이용하여 순간정전 또는 순간전압강하 방지의 목적으로 사용되는 동적전압보상장치(Dynamic Voltage Restorer)에 울트라커패시터를 적용/시험하였다. 이로부터 울트라커패시터의 적용가능성을 에너지저장소자들 간의 출력특성 관점에서 비교하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.339-340
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• 2012

화석연료의 고갈과 환경문제 때문에 신재생에너지원의 이용은 중요한 문제로 대두되고 있다. 또한 신재생에너지원의 안정적인 공급을 위해서는 에너지 저장장치를 사용해야만 한다. 이러한 이유 때문에 에너지 저장장치를 이용하기 위한 회로에 승압을 위한 컨버터를 병렬로 연결하였을 때 충방전기의 제어기 설계시 승압을 위한 컨버터의 영향을 고려해야만 한다. 본 논문은 에너지 저장장치를 포함한 전력조절장치에서 충방전기에서 나타나는 부스트 컨버터의 입력임피던스를 계산하여 충방전기 설계시 어떠한 영향을 미치는지 소신호 모델링을 통하여 알아보고자 하였다. 충방전기와 부스트 컨버터가 연결이 되어 있을 경우 충방전기 설계시 부스트 컨버터의 소자나 제어에 따라 충방전기의 전달함수에 영향을 주는데 이를 부스트 컨버터의 입력임피던스의 계산을 통하여 어떠한 영향을 주는지 수식적으로 분석하고 이를 MATLAB과 PSIM을 통하여 증명하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.577-580
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• 2014

본 논문에서는 자동 스위칭 기능을 갖는 이중 입력 에너지 하베스팅 회로를 제안한다. 열전소자와 진동소자로부터 출력되는 에너지는 최대 가용전력지점이 개방전압의 1/2로 같기 때문에 동일한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어회로를 사용할 수 있다. 제안된 회로는 하나의 MPPT 제어회로를 사용하고, 자동 스위칭 기능을 적용하여 열전소자의 출력과 진동소자의 출력을 모니터링하여 전압이 더 큰 소자로부터 최대 가용전력을 수확한다. 수확된 에너지는 전하펌프 회로에 의해 승압된 후 저장 커패시터에 저장되고 PMU(Power Management Unit)를 통해 부하에 공급된다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였으며, 모의실험을 통해 동작을 검증하였다. 설계된 최초의 칩 면적은 PAD를 포함하여 $1.4mm{\times}1.2mm$이다.