• 제목/요약/키워드: Energy-Harvesting System

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고강도의 줄넘기 운동을 지속 가능하고 즐거운 경험으로 만들기 위한 에너지 자립형 스마트 줄넘기 (Self-Powered Smart Jump-Rope to Transform an Intensive Physical Activity into Electricity-Generating Fun Experience)

  • 조종현;여정진;박혜정;유문호;양윤석
    • 한국HCI학회논문지
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    • 제9권2호
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    • pp.13-21
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    • 2014
  • 줄넘기 운동은 간단하면서도 매우 효과적인 운동 효과를 갖고 있지만, 높은 강도의 단조로운 운동 패턴으로 인해 지속적으로 운동을 시행하기 어려운 단점이 있다. 한편 줄넘기를 할 때 수반되는 운동에너지로부터 전기에너지를 생성하는 자가발전이 가능하며, 이전 연구에서 자가발전이 가능한 에너지 자립형 줄넘기로써 그 가능성을 확인한 바 있다. 본 연구에서는 에너지 자립형 줄넘기의 내부에 자체 생산된 전력으로 구동되는 초소형 임베디드 시스템을 내장하여, 줄넘기 운동 중의 가속도를 측정하고 스마트폰으로 무선 전송하도록 하였다. 스마트폰에서는 전용 앱을 통해 전송받은 가속도 데이터로부터 사용자의 점프를 감지하여 음악 줄넘기를 접목한 게임 콘텐츠와 실시간 연동할 수 있도록 하였다. 개발된 스마트 줄넘기 프로토타입은 사용자 테스트를 통해 줄넘기 운동의 지속적인 동기부여 방법으로써 유용함을 확인 할 수 있었으며, 축적된 운동 데이터를 기반으로 사용자에게 체계적인 피드백을 제공함으로써 줄넘기 운동의 효과를 보다 높일 수 있을 것으로 기대한다. 아울러 건전지 교체가 불필요한 에너지 자립 특성은 비용 절감과 더불어 사용성과 지속가능성 향상에도 크게 기여할 수 있을 것이다.

정밀 전천공조도 데이터를 활용한 국내 주요도시 업무용 건물의 자연채광 활용성능 평가 (Evaluation of Daylighting Performance in Office Building with Detailed Global Illuminance Data of Selected Korean Cities)

  • 최수현;신상용;서동현
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제36권6호
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    • pp.37-46
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    • 2016
  • In this study, long-term global illuminance data for 19 selected cities are calculated from modeled solar radiation data, AEER's TMY2. Perez model in Daysim daylight simulation tool is used for the solar radiation to illuminance conversion. And then, daylight availability in an unit office space is evaluated for the 19 cities. For this evaluation, various daylight performance indices are reviewed since static daylight performance index such as daylight factor (DF) and annual average global illuminance value is not suitable for actual performance evaluation in terms of visual comfort and light energy saving of a space. This study evaluated daylighting performance of prototypical office space module by introducing DA (daylight autonomy) and UDI (Useful Daylight Illuminance) index for major cities of Korea. Result shows that there is upto 18% of illuminance level difference with annual average global illuminance data, but if we consider useful daylight in a space the illuminance level difference among the cities are only within 5%. This means that for sustainable building design especially in daylight design, amount of annual global illuminance is not important factor even in cloudy cities. Daylight design and daylight harvesting system would return similar energy saving impact regardless of building location.

마찰전기 발전기의 전기 효율을 향상하기 위한 macroscale 패턴 제조 방식 연구 (A novel method for manufacturing macroscale patterns to enhance electrical efficiency by Triboelectric generator)

  • 양준호;이재영
    • 에너지공학
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    • 제29권1호
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    • pp.75-84
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    • 2020
  • 본 연구에서는 간단하면서, 효과적이고, 지속가능성이 높은 3차원 프린터를 활용한 마찰 전기 발전기 제작 방식을 소개하고자 합니다. 본 연구는 매크로 사이즈의 표면 패턴을 생성하는 방식으로써, 새롭게 소개되는 마찰전기 발전기 제작 방식입니다. 모든 실험은 특별히 제작된 test-bed에서 수행되었으며, test-bed는 마찰을 일으키는 무게와 빈도수, 상대 습도 등을 조정할 수 있는 실험 환경입니다. 추가적으로, 본 연구를 통하여 본연구진은 어떠한 공정을 거치지 않은 마찰전기 발전기에 비해 공정을 거친 마찰전기 발전기가 1.6배가량 전압의 성능이 향상된 것을 확인하였습니다. 기존의 마이크로 그리고 나노 사이즈의 패턴들과 비교하여 3차원 프린터를 활용한 본 연구의 방식은 제작이 훨씬 빠르고, 용이하며, 대량 생산에 적합한 방법이 될 수 있습니다.

고품질 쌀 생산을 위한 수확 후 관리기술 (Post Harvest Technology for High Quality Rice)

  • 김동철
    • 한국식품저장유통학회:학술대회논문집
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    • 한국식품저장유통학회 2002년도 창립 10주년 기념 국제학술심포지움
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    • pp.54-63
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    • 2002
  • Post-harvest technology for rice was focused on in-bin drying system, which consists of about 100, 000 facilities in 1980s. The modernized Rice Processing Complex (RPC) and Drying Storage Center (DSC) became popular for rice dry, storage, process and distribution from 1990s. However, the percentage of artificial drying for rice is 48% (2001) and the ability of bulk storage is about 15%. Therefore it is necessary to build enough drying and bulk storage facilities. The definition of high quality rice is to satisfy both good appearance and good taste. The index for good taste in rice is a below 7% of protein, 17-20% of amylose, 15.5-16.5% of moisture contents and high concentration of Mg and K. To obtain a high quality rice, it is absolutely needed to integrate high technologies including breeding program, cropping methods, harvesting time, drying, storing and processing methodologies. Generally, consumers prefer to rice retaining below b value of 5 in colorimetry, and the whiteness, the hardness and the moisture contents of rice are in order of consumer preference in rice quality. By selection of rice cultivars according to acceptable quality, the periods between harvesting time and drying reduced up to about 20 days. Therefore it is necessary to develop a low temperature grain drying system in order to (1) increase the rate of artificial rice drying up to 85%, (2) keep the drying temperature of below 45C, (3) maintain high quality in rice and (4) save energy consumption. Bulk storage facilities with low temperature storage system (7-15C) for rice using grain cooler should be built to reduce labor for handling and transportation and to keep a quality of rice. In the cooled rice, there is no loss of grain quality due to respiration, insect and microorganism, which results in high quality rice containing 16% of moisture contents all year round. In addition, introducing a low temperature milling system reduced the percentage of broken rice to 2% and increased the percentage of head rice to 3% because of proper hardness of grain. It has been noted that the broken rice and cracking reduced significantly by using low pressure milling and wet milling. Our mission for improving rice market competitiveness goes to (1) produce environment friendly, functional rice cultivars, (2) establish a grade standard of rice quality, (3) breed a new cultivar for consumer oriented and (4) extend the period of storage and shelf life of rice during postharvest.

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고효율 회전형 정전 나노 발전기의 기구학적 설계 (Kinematic Design of High-Efficient Rotational Triboelectric Nanogenerator)

  • 이지현;나성민;최덕현
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제37권1호
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    • pp.106-111
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    • 2024
  • A triboelectric nanogenerator is a promising energy harvester operated by the combined mechanism of electrostatic induction and contact electrification. It has attracting attention as eco-friendly and sustainable energy generators by harvesting wasting mechanical energies. However, the power generated in the natural environment is accompanied by low frequencies, so that the output power under such input conditions is normally insufficient amount for a variety of industrial applications. In this study, we introduce a non-contact rotational triboelectric nanogenerator using pedaling and gear systems (called by P-TENG), which has a mechanism that produces high power by using rack gear and pinion gear when a large force by a pedal is given. We design the system can rotate the shaft to which the rotor is connected through the conversion of vertical motion to rotational motion between the rack gear and the pinion gear. Furthermore, the system controls the one directional rotation due to the engagement rotation of the two pinion gears and the one-way needle roller bearing. The TENG with a 2 mm gap between the rotor and the stator produces about the power of 200 ㎼ and turns on 82 LEDs under the condition of 800 rpm. We expect that P-TENG can be used in a variety of applications such as operating portable electronics or sterilizing contaminated water.

MIMO 간섭채널에서 정보와 전력의 동시 전송 (SWIPT)을 위한 송수신기 설계 (Joint Transceiver Design for SWIPT in MIMO Interference Channel)

  • 서방원
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제19권5호
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    • pp.55-62
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    • 2019
  • 본 논문에서는 K 사용자 MIMO 간섭 채널을 고려하였으며, 정보와 전력을 동시에 전송하는 SWIPT 시스템을 위한 송수신기 설계 방법에 대해서 다룬다. 그리고, 정보 수신 장치와 전력 수확 장치가 같은 수신기에 존재하는 SWIPT 시스템을 고려한다. 제안하는 방식에서는 신호대 누수 잡음비 (SLNR)를 비용 함수로 사용하고, 수확 전력에 대한 임계값을 만족하도록 송수신기를 설계한다. 즉, 수확 전력에 대한 제약 조건 하에서, SLNR을 최대화시키도록 송신단 프리코딩 벡터, 수신단 검파기 벡터, 전력 분배 상수를 동시에 설계한다. 컴퓨터 모의실험을 통하여, 제안하는 기법과 기존 기법의 신호 대 간섭 잡음비 (SINR) 성능을 비교하였다. 사용자 수, 송신 안테나 개수, 수신 안테나 개수 간의 특별한 제약 조건을 만족하는 경우, 제안하는 기법은 낮은 SNR에서 기존 기법보다 우수한 SINR 성능을 나타낸다는 것을 보였다. 또한, 특별한 제약 조건을 만족하지 못하는 경우에는, 제안 기법이 모든 SNR 범위에 대해서 기존 기법보다 더 우수한 성능을 나타낸다는 것을 보였다.

자가발전 심장박동기를 위한 에너지 수확 플랫폼 개발 (Development of Energy Harvesting Technologies Platform for Self-Power Rechargeable Pacemaker Medical Device.)

  • 박현문;이정철;김병수
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.619-626
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    • 2019
  • 나노 공정기술을 이용한 반도체 및 회로기술의 발전은 의료용 삽입형 기기(MID)의 소형화, 감도, 수명, 신뢰성을 더욱 향상했지만, 최근 MID의 지속적인 동작을 위한 전원의 지속적인 제공 여부가 중요한 도전과제 중 하나이다. 이러한 이유로 신체 내에서 다양한 생체 역학 에너지를 활용하는 자체 전원 이식형 의료기기가 최근에 많이 연구되고 있다. 본 논문에서는 TENG를 이용한 자가발전을 통해 재충전이 가능한 심장박동기를 개발하였다. 그리고 우리는 대형동물의 동작에 따라 삽입된 심장박동기에 내장된 TENG의 발전을 검증하였다. 동물의 움직임으로부터 수집되는 전력은 2.47V로 심장박동기에 센싱을 위해 필요한 전압(1.35V)보다 높은 전원을 획득할 수 있었다.

3-D Hetero-Integration Technologies for Multifunctional Convergence Systems

  • 이강욱
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.11-19
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    • 2015
  • Since CMOS device scaling has stalled, three-dimensional (3-D) integration allows extending Moore's law to ever high density, higher functionality, higher performance, and more diversed materials and devices to be integrated with lower cost. 3-D integration has many benefits such as increased multi-functionality, increased performance, increased data bandwidth, reduced power, small form factor, reduced packaging volume, because it vertically stacks multiple materials, technologies, and functional components such as processor, memory, sensors, logic, analog, and power ICs into one stacked chip. Anticipated applications start with memory, handheld devices, and high-performance computers and especially extend to multifunctional convengence systems such as cloud networking for internet of things, exascale computing for big data server, electrical vehicle system for future automotive, radioactivity safety system, energy harvesting system and, wireless implantable medical system by flexible heterogeneous integrations involving CMOS, MEMS, sensors and photonic circuits. However, heterogeneous integration of different functional devices has many technical challenges owing to various types of size, thickness, and substrate of different functional devices, because they were fabricated by different technologies. This paper describes new 3-D heterogeneous integration technologies of chip self-assembling stacking and 3-D heterogeneous opto-electronics integration, backside TSV fabrication developed by Tohoku University for multifunctional convergence systems. The paper introduce a high speed sensing, highly parallel processing image sensor system comprising a 3-D stacked image sensor with extremely fast signal sensing and processing speed and a 3-D stacked microprocessor with a self-test and self-repair function for autonomous driving assist fabricated by 3-D heterogeneous integration technologies.

순환식 유채건조기 개량 연구 (A Study on the Improvement of the Circulation Dryer for Rapeseed)

  • 김유호;최희석;권진경;조광환;윤홍선;김동선
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제33권6호
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    • pp.390-395
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    • 2008
  • Current high oil price and the agreement on global climate change prevention have increased worldwide investment and research on renewable energy. In Korea, development of a rapeseed dryer for bio-diesel production has been started in 2007. Usually, rapeseeds are harvested in early summer, because rice cultivation is followed right after rapeseed harvesting. Early harvest and bad summer results in highly moistured rapeseed and development of artificial drying system is required to dry great amount of rapeseed that couldn't be processed by sun drying alone. The rapeseed dryer was modified from an existing circulation type grain dryer. Modification of the dryer was performed with the aid of CFD simulation. Drying test showed that drying rate of rapeseed was 1.51%/h and germination rate reduction was 4.5%p for the drying temperature of $60^{\circ}C$.

최적의 전력 분배 방안이 적용된 복호 후 전송 프로토콜 (Decode and Forward Protocol applied to Optimal Power Allocation)

  • 김태욱;공형윤
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제15권4호
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    • pp.87-92
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    • 2015
  • 본 논문에서는 복호 후 전송 프로토콜이 적용된 중계기에 전력 분배 프로토콜을 적용하여 수집되는 전력량을 최대화함과 동시에 수신단의 수신 불량 문제를 해결할 수 있는 전력 분배 인자 ${\alpha}$를 선택하는 방안을 제안한다. 레일리 페이딩과 복호 후 전송 프로토콜의 영향이 적용된 모의실험 파라미터를 통해 무선 기기가 배치된 실제 네트워크의 상황을 고려하며, 최적의 전력 분배 인자 ${\alpha}$의 값을 네트워크에 적용할 경우 배치되어 있는 무선 기기의 채널 용량 및 수신 성능, 네트워크의 효율성을 최적화 시킬 수 있다. 전체적인 시스템의 단대단 아웃티지 확률, 채널 용량, 비트 오류율에 대한 성능을 몬테-카를로 실험을 통해 분석함으로서 시스템의 성능을 평가한다.