• Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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• v.10 no.3
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• pp.157-163
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• 2007

이 논문에서는 최근 다시 주목을 끌고 있는 압전소자를 이용한 에너지 획득에 대한 개념을 한 진동원에 응용하여 그 에너지의 이용가능성을 분석해 보고자 한다. 에너지 획득기로는 가장 일반적으로 사용되고 있는 유니모프 압전 캔틸레버 벤더를 사용한다. 먼저 압전 에너지 획득기에 대해 base excitation에서의 거동을 이론적으로 분석하고 실험실내에서 수행할 수 있는 압전 에너지 획득기를 제작하여 가진기 상에서 발생하는 전력을 측정한다. 시뮬레이션과 실험결과를 통해 진동에너지로부터 획득한 전기에너지가 각종 센서는 물론 기계부품들의 진단시스템에 필요한 전원을 공급할 수 있음을 알 수 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.333-333
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• 2010

압전형 에너지 하베스팅 소자는 외부에서 버려지는 기계적 진동 혹은 타격과 관련된 에너지로부터 전기 에너지를 획득할 수 있다는 잇점이 있다. 그러나 현재 이 방식으로부터 획득될 수 있는 에너지는 매우 작다는 단점이 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 본 연구에서는 두 가지 형태의 압전 소재를 제작하였다. 에너지 하베스팅 소자용 고효율 압전 세라믹와 결정배향된 세라믹을 제작하고 이에 대한 성능을 조사하였다. 결정 배향된 세리믹에서는 1 N의 외부 충격조건에서 소재가 100 V, 1 mW의 전력을 발생하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.10 no.3
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• pp.274-281
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• 2005

A new resonant pulse converter for energy harvesting is proposed. The converter transfers energy from a low-voltage AC current to a battery. The low-voltage AC current source is an equivalent of the piezoelectric generator, which converts the mechanical energy to the electric energy. The converter consists of a full-bridge rectifier having four N-type MOSFETs and a boost converter haying N-type MOSFET and P-type MOSFET instead of diode. Switching of MOSFETs utilizes the capability of the $3^{rd}$ regional operation. The operational principles and switching method for the power control of the converter are investigated with the consideration of effects of the parasitic capacitances of MOSFETs. Simulation and experiment are performed to prove the analysis of the converter operation and to show the possibility of the $\mu$W energy harvesting.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.13 no.2
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• pp.473-480
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• 2018

In 2012, a new energy capturing method called TENG was suggested for energy harvesting applications. The TENG which captures electric energy in forms of friction or vibration has been researched as a new energy harvesting generation device. However, TENG works on rather high voltage and yields relatively low current, and this requires additional energy conversion and saving methods with either in semiconductive elements or circuitry for its application. Irregular generation from vibration sources rattle under 5Hz especially requires empirical studies. In this article, we suggest a electricity generation platform with energy storage methods. The platform is mounted on large sized animals, and the generation is actively monitored and controlled via Bluetooth-Low Energy to verify the platform.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.19 no.4
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• pp.393-399
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• 2009

Historically, industrial condition monitoring has been performed by costly hard-wired sensors or infrequent checks by maintenance personnel equipped with hand held monitoring equipment. Self- powered wireless condition monitoring systems provides on-line monitoring of critical plant and machinery providing major operating cost benefits. A vibration energy harvester(VEH) is a device that converts kinetic energy occurred by machine vibration into useable electrical energy. Using VEHs to power wireless monitoring systems can yield significant benefits: increased reliability, lower life time costs and no battery disposal issues, etc. This paper proposes the novel prototype design and manufacturing of a VEH that can eliminate the effect by failed batteries.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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• v.42 no.8 s.338
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• pp.33-40
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• 2005

This paper presents a structure of the searcher using a diversity in array antenna systems operating in the cdma2000 1x signal environments. The new technique exploits the fact that the In-phase and quadrature components of interferers can respectively be viewed as an independent gaussian noise at each antnna element in most practical cdma signal environments. The proposed PN acquisition scheme is a singles-dwell PN acquisition system consisting of two stages, that is, the searching stage and the verification stage. The searching stage independently correlates the receiver multiple signals with PN generator of each antenna element for obtaining the synchronous energy at the entire region. Then, the searching results of each antenna element are non-coherently combinind. The verification stage compares the searching energy with the optimal threshold, which is predesigned in the lock detector, and decides whether the acquisition is successful or fail. In this paper, we analyzed the effect of tile diversity order to determine the mean acquisition time. In general, it is known that the mean acquisition time significantly decrease as the number of antenna elements increases. But, as the diversity order goes up, the enhancement of the performance is saturated. Therefore, to decrease the mean acquisition time of the searcher, we must design the optimal array antenna systems by considering the operating SNR range of the receiver, the probability of detection $P_D$ and that of false alarm $P_{FA}$ . The Performance of the proposed PN acquisition scheme is analyzed in frequency selective Rayleigh fading channels. In this paper, the effect of the number of antenna elements on PN acquisition scheme is shown according to the probability of detection $P_D$ and that of false alarm $P_{FA}$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.193-194
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• 2012

그래핀(graphene)은 탄소원자가 육각형 벌집 모양 배열의 격자구조를 가지는 원자 한층 두께의 이차원 물질이다. 그래핀은 전도띠(conduction band)와 가전자띠(valence band)가 한 점에서 만나고 에너지와 역격자의 k 벡터가 선형적으로 비례하는 에너지 구조를 가진다. 이로 인해 그래핀은 매우 빠른 전하 이동도를 가지며 원자 한 층의 두께임에도 불구하고 약 2.3%의 빛을 흡수할 수 있으며 자외선 영역부터 적외선 영역까지의 넓은 파장대의 빛을 흡수 할 수 있다. 이와 같은 그래핀의 우월한 성질을 이용하면 광 응답에 고속으로 반응하고 높은 주파수의 광통신에서도 작동 할 수 있는 그래핀 광소자를 제작할 수 있게 된다. 하지만 미래의 고속 그래핀 광소자를 실현하기에 앞서 그래핀의 광응답에 대한 정확한 이해가 필요하다. 그리하여 본 연구에서는 그래핀 광소자를 제작하고 광소자의 광응답 전기적 성질을 분석하여 그래핀의 광응답 특성을 얻어내고자 실험을 진행하였다. 그래핀을 채널 물질로 하고 소스, 드레인, 후면 게이트를 가지는 일반적인 그래핀 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor)를 제작하고 채널에 빛을 비추고 비추지 않은 상태에서의 전기적 성질을 측정하고 그 때 얻어진 그래프의 광응답의 원인을 조사하였다. 이 때 얻어지는 $I_D-V_G$ 그래프가 광 조사 시 왼쪽으로 이동하게 되는데 이의 원인을 각 게이트 전압 구간별로 $I_D$-t 그래프를 획득하여 분석하였다. 또한 광원에 펄스를 인가하여 펄스 형태의 광원을 그래핀 전계효과 트랜지스터에 조사시키고 이에 따른 전기적 성질 변화를 관찰하였다 이 때 다양한 게이트 전압이 인가된 상태에서 레이저 펄스 광원에 의한 광전류를 검출하였으며 이를 분석하였다.

• Composites Research
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• v.29 no.6
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• pp.401-407
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• 2016

IPMC is composed of thin ion conductive polymer film sandwiched between metallic electrodes plated on both surfaces. Ionic Polymer-Metal Composite (IPMC) generates voltages when bent by mechanical stimuli. IPMC has a potential for the variety of energy harvesting applications due to its soft and hydrophilic characteristics. However, the large-scale implementation is necessary to increase the output power. In this paper, the scale-up of surface area effect on voltage generation characteristics of IPMC was investigated using IPMC samples with different surface areas. Also, a circuit model simulating both the output voltage and its offset variations was designed for estimating the voltages from IPMC samples. The proposed model simulated the output voltages with offsets well corresponding to various frequencies of input bending motion. However, some samples showed that the increase of error between real and simulated voltages with time due to the nonlinear characteristic of offset variations.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.190-191
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• 2013

본 논문에서는 고역률 및 고효율 동작이 가능한 단일 전력단 forward-flyback 컨버터를 제안한다. 기존 단일전력단 forward 컨버터의 경우, 입력 전압이 출력 전압보다 낮은 경우 Dead zone 구간이 발생하여 고역률 획득이 어려우며, 자화 인덕터 offset 전류가 크기 때문에 자기소자의 손실로 인한 고효율 동작이 어렵다. 본 논문에서 제안하는 forward-flyback 컨버터는 2차 측에 삽입된 DC 블러킹 캐패시터에 의해 자화 인덕터의 offset 전류를 감소 할 수 있고, 입력 전압에 관계 없이 항상 출력 측으로 에너지를 전달 할 수 있으므로 고효율 및 고역률 획득에 유리하다. 또한 coupled inductor를 사용한 출력 인덕터에 의해 출력 다이오드에는 각 각 동일한 전류가 흐르며, 전압 스트레스를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 제안된 단일 전력단 forward-flyback 컨버터의 타당성을 검증을 위하여 45W급 LED 전원 공급장치의 시작품 제작을 통한 실험 결과를 제시한다.