• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.917-922
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• 2016

RF신호로부터 전력을 수집하는 에너지 하베스팅 기술은 센서의 전원 공급 문제를 해결함으로써 네트워크의 수명을 향상시킬 수 있는 방안으로 최근 큰 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 무선 정보 및 전력 동시 전송을 위한 효율적인 알고리즘을 제안하고자 한다. 먼저, 에너지 하베스팅 네트워크에서 채널의 probability density function을 이용하여 water-level의 하계값을 찾은 후, 이를 기반으로 파워 할당 해를 도출한다. 또한, 최소 필요 획득 에너지 조건을 효율적으로 만족시켜줄 수 있는 파워 분할 방안을 제안하였다. 시뮬레이션을 통해 제안 방안은 기존 방안에 비해 최소 필요 획득 에너지 조건을 보장하면서 평균 데이터 전송률을 향상시키고, 최적해에 비해서는 10% 미만의 미미한 성능 저하가 있었지만 계산 복잡도를 현저히 줄일 수 있음을 보인다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.603-606
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• 2019

본 논문에서는 무선전력 센서 네트워크에서 다수의 센서 노드가 하베스팅한 에너지를 이용하여 데이터를 기지국으로 전송하고자 할 때, slotted ALOHA 기반의 랜덤 접속 프로토콜을 제안하고 채널 처리율을 최대화하는 최적의 랜덤 슬롯의 개수를 도출한다. 수학적 분석을 통하여 처리율이 랜덤 슬롯 개수에 따라 concavity를 가짐을 밝히고 최적의 슬롯 개수를 구한다. 시뮬레이션을 통하여 고려하는 무선전력 센서 네트워크에서 제안하는 slotted ALOHA 기반의 랜덤 접속 프로토콜이 최적 랜덤 슬롯 개수를 사용할 때 처리율이 최대화됨을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.422-426
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• 2011

Piezoelectric materials can be used to convert mechanical energy into electrical energy. In this study, we investigated the possibility of harvesting from mechanical vibration force using a high efficient piezoelectric material-polyvinylidene fluoride (PVDF). A piezoelectric energy harvesting system consists of rectifier, filter capacitor, resistance. The experiments were carried out with impacting force to PVDF film with the thickness of 1 ${\mu}m$. The output power was measured with change in the load resistance value from 100 ${\Omega}$ to 2.2 $M{\Omega}$. The highest power was obtained under optimization by selection of suitable resistive load and capacitance. A power of 0.3082 ${\mu}W/mm^2$ was generated at the external vibration force of 5 N (10 Hz) across a 1 $M{\Omega}$ optimal resistor. Also, the maximum power of 0.345 ${\mu}W/mm^2$ was generated at 22 ${\mu}F$ and 1 $M{\Omega}$. The developed system was expected at a solution to overcome the critical problem of making up small size energy harvester.

• 전기학회논문지
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• 제66권10호
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• pp.1540-1546
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• 2017

In piezoelectric device applications, it is important to improve a system efficiency because of the low generated power. In this paper, an optimal driving method is proposed to improve a system efficiency for a piezoelectric energy harvesting system. The proposed method considers disappear energy in input capacitors and the converter efficiency according to the input voltage magnitude to minimize energy losses. Experimental results based on various energy generation cases verify that the proposed method significantly improves the system efficiency; the efficiency is approximately 9.97% higher than that of the conventional method.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.1679-1685
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• 2022

본 논문에서는 무선전력 통신 네트워크에서 소스에서 목적지 노드까지 종단간 데이터 전송률을 최대화하기 위한 최적의 멀티홉 전송 방식을 제안한다. 에너지 하베스팅을 하면서 멀티홉 전송을 위한 프레임 구조를 제시하고, 노드간 서로 다른 에너지 수확량과 링크 품질을 고려하여 종단간 전송률을 최대화하는 각 노드의 전송 시간을 수학적 분석을 통하여 도출한다. 아울러, 고려하는 무선전력기반 멀티홉 전송의 시스템 모델링을 통하여 최적화 문제를 도출하고, 이 최적화 문제가 convex 함을 보임으로써 전역 최적해가 존재함을 증명한다. 이를 통하여 최적화 문제를 계산 가능한 형태로 변형하여 손쉽게 최적해를 찾는다. 제안한 최적 멀티홉 전송 방식은 모든 링크의 전송률이 같아지도록 노드별 전송 시간을 최적으로 할당함으로써 종단간 전송률을 최대화한다.

• 한국해양공학회지
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• 제35권5호
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• pp.360-368
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• 2021

The need for energy harvesting in marine environments is gradually increasing owing to the energy limitation of marine robots. To address this problem, a catamaran-type sail drone (CSD), which can harvest marine energies such as wind and solar, was proposed in a previous study. However, it was designed and manufactured without considering the stability, optimal hull-form, and maintenance. To resolve these problems, a CSD with two keels, a performance estimator, V-shape hulls, and modularized components is proposed and its mechanism is developed in this study. To verify the performance of the CSD, the performance estimation using smoothed-particle hydrodynamics (SPH) and the heading control using fuzzy logic controller (FLC) are performed. Simulation results show the attitude stability of the CSD and the experimental results show the straight path of the CSD according to wind conditions. Therefore, the CSD has potential applications as an energy harvesting system.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권11호
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• pp.5203-5217
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• 2018

In order to increase the capacity and improve the spectrum efficiency of wireless communication systems, this paper proposes a rate-based two-sided many-to-one matching game algorithm for energy-harvesting small cells with non-orthogonal multiple access (NOMA) in heterogeneous cellular networks (HCN). First, we use a heuristic clustering based channel allocation algorithm to assign channels to small cells and manage the interference. Then, aiming at addressing the user access problem, this issue is modeled as a many-to-one matching game with the rate as its utility. Finally, considering externality in the matching game, we propose an algorithm that involves swap-matchings to find the optimal matching and to prove its stability. Simulation results show that this algorithm outperforms the comparing algorithm in efficiency and rate, in addition to improving the spectrum efficiency.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.31-34
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• 2013

외팔보의 형상적인 해석과 압전효과에 의거하여, 최대 전력량 산출을 위한 에너지 수확기를 설계하였다. 두가지의 외팔보 형상으로 에너지 수확기의 구조가 설계되었다. 에너지 수확기의 성능을 좌우하는 주요 변수는 외팔보 형상과 끝단에 부착된 질량이다. 수확되는 전하량은 압전재료의 압전상수와 외팔보의 기계적인 변형량에 비례한다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.1-9
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• 2024

본 논문에서는 LoRaEnergySim에 최적의 실시간 스케줄링 알고리즘으로 알려진 ED-H 스케줄링 알고리즘을 연동하여 LoRaWAN 클래스-A 단말기에 슈퍼 커패시터 기반의 에너지 하베스팅 시스템을 전원 공급 장치를 적용하였을 때 시간 제약성을 갖는 LoRaWAN 컨트롤러의 태스크와 응용 태스크의 실시간 스케줄링 알고리즘 간의 상호 시뮬레이션이 가능하도록 한다. 이를 위해 LoRaWAN의 상태와 상태 전환에 따른 시간과 에너지 특성을 로그 형태로 추출하고 타임 슬롯 기반의 ED-H 스케줄링 알고리즘에 적합하도록 태스크 모델을 수립하고 태스크가 CPU에 의해서 수행되는 특성에 따라 알고리즘이 시간 제약성을 만족하며 태스크를 수행할 수 있도록 확장하였다. 본 논문에서 제안한 기법의 평가를 위해 LoRaEnergySim 시뮬레이션 결과가 제시된 동일 환경에서 패킷 송수신이 수행되는 것과 동시에 10%에서 90%의 CPU 점유율을 갖는 다양한 시간과 에너지 특성을 갖는 태스크 집합에 대해 ED-H 스케줄링 알고리즘을 수행하였으며, 실험 결과로 스케줄링 알고리즘에 따라 시간 제약성의 만족을 위해 슈퍼 커패시터의 에너지가 고갈되지 않는 한 태스크의 시급성을 우선하여 사용하는 것을 확인하여 상호 시뮬레이션의 적용 가능성을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권6호
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• pp.2709-2734
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• 2020

The growing demand to make wireless data services 5G compatible has necessitated the development of an energy-efficient approach for an effective new wireless environment. In this paper, we first propose a cognitive sensor node (CSN) based game theory for deriving energy via a primary user-transmitted radio frequency signal. Cognitive users' time was segmented into three phases based on a time switching protocol: energy harvest, spectrum sensing and data transmission. The proposed model chooses the optimal energy-harvesting phase as the effected factor. We further propose a distributed energy-harvesting model as a utility function via pricing techniques. The model is a non-cooperative game where players can increase their net benefit in a selfish manner. Here, the price is described as a function pertaining to transmit power, which proves that the proposed energy harvest game includes Nash Equilibrium and is also unique. The best response algorithm is used to achieve the green connection between players. As a result, the results obtained from the proposed model and algorithm show the advantages as well as the effectiveness of the proposed study. Moreover, energy consumption was reduced significantly (12%) compared to the benchmark algorithm because the proposed algorithm succeeded in delivering energy in micro which is much better compared to previous studies. Considering the reduction and improvement in power consumption, we could say the proposed model is suitable for the next wireless environment represented in 5G.