• 제목/요약/키워드: triboelectric

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마찰대전 나노발전기의 출력 및 안정성 향상을 위한 일렉트렛 개발 (Development of Electret to Improve Output and Stability of Triboelectric Nanogenerator)

  • 감동익;장순민;윤영철;배홍은;이영진;라윤상;조수민;서경덕;차경제;최동휘
    • 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.

Development of Reflective Paper-like Display with Triboelectrically Charged-polymer Particles

  • Cho, Won-Ki;Kwon, Soon-Hyung;Lee, Sung-Guk;Kim, Nam-Jin;Ryu, Byung-Gil;Song, Moon-Bong
    • Journal of Information Display
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    • 제6권3호
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    • pp.30-35
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    • 2005
  • We have developed a paper-like display using polymer particles charged triboelectrically. By using a toner-type display with a simple structure, we continued that polymer particle movement is controlled by only a voltage difference between scan and data electrode. We fabricated a diagonal 2.4 inch panel on the glass substrate and successfully produced an image by the passive driving method with operating voltages of about ${\pm}$ 120 V. The contrast ratio was 4:1.

The Control of Electrostatic Characteristics in Toner Type Paper-like Display

  • Lee, S.G.;Kwon, S.H.;Cho, W.K.;Song, M.B.;Kim, Y.W.
    • 한국정보디스플레이학회:학술대회논문집
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    • 한국정보디스플레이학회 2006년도 6th International Meeting on Information Display
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    • pp.1158-1161
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    • 2006
  • The toner type paper-like display (PLD) has been developed with two polymer particles having opposite polarity which is composed of polymer, colorant and external additives (nano-sized silica). Nano-sized silica with triboelectric charge was used for the charge control agent (CCA) and influenced on the electrostatic properties of the silica-coated polymer particles. The PLD cell using silica-coated particles (200 seconds) had shown a good white appearance and low driving voltage. The result could be explained in terms of the surface morphology and the cohesiveness depending on the silica coating time.

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무선 MEMS 센서를 이용한 초고층 건물 수평 상시진동 계측의 유효성 평가 (The Evaluation of Effectiveness on Horizontal Ambient Vibration Measurement of Tall Building Using Wireless MEMS Sensor)

  • 이종호;천동진;윤성원
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제18권2호
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    • pp.51-58
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    • 2018
  • Recently, measuring instruments for SHM of structures had being developed. In general, the wireless transmission of sensor signals, compared to its wired counterpart, is preferable due to its absence of triboelectric noise and elimination of the requirement for cumbersome cable. However, the research on the tall buildings with relatively small vibration levels is insufficient. Therefore, in this paper, we used the wireless MEMS sensor and iPad to compare and analyze the vibration measurements of three tall buildings and two towers.

The Control of Electrostatic Characteristics in Toner Type Paper-like Display

  • Lee, Sung-Guk;Kwon, Soon-Hyung;Cho, Won-Ki;Song, Moon-Bong;Kim, Young-Woon
    • Journal of Information Display
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    • 제8권1호
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    • pp.14-17
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    • 2007
  • The toner type paper-like display (PLD) has been developed with two polymer particles having opposite polarity composed of polymer, colorant and external additives (nano-sized silica). Nano-sized silica with triboelectric charge was used for the charge control agent (CCA) and influenced on the electrostatic properties of the silica-coated polymer particles. The surface morphology and the cohesiveness of silica-coated polymer particles were changed with the silica coating time. From these results, it was verified that the PLD cell using silica-coated particles (200 seconds) shows a good white appearance and low driving voltage.

무선 MEMS 센서를 이용한 저층건물 상시진동계측의 유효성 평가 (The Evaluation of Effectiveness on Horizontal Transient Vibration Measurement of Low-Rise Building Using Wireless MEMS Sensor)

  • 이종호;윤성원
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제17권3호
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    • pp.57-64
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    • 2017
  • Recently, measuring instruments for SHM of structures had being developed. In general, the wireless transmission of sensor signals, compared to its wired counterpart, is preferable due to its absence of triboelectric noise and elimination of the requirement for cumbersome cable. Preliminary studies on the continuous vibration measurement of high-rise buildings using MEMS sensors have been carried out. However, the research on the low-rise buildings with relatively small vibration levels is insufficient. Therefore, in this paper, we used the wireless MEMS sensor to compare and analyze the vibration measurements of three low-rise buildings.

스프레이 코팅법으로 제조된 CNT/PVDF 압전 복합막의 자기분극 메커니즘 (Self-poling Mechanism of CNT/PVDF Piezoelectric Composite Films Prepared by Spray Coating Method)

  • 이선우
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제26권7호
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    • pp.550-554
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    • 2013
  • Carbon nanotubes (CNT) / polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric composite films for nanogenerator devices were fabricated by spray coating method. When the CNT/PVDF mixture solution passes through the spray nozzle with small diameter by the compressed nitrogen gas, electric charges are generated in the liquid by a triboelectric effect. Then randomly distributed ${\beta}$ phase PVDF film could be re-oriented by the electric field resulting from the accumulated electrical charges, and might be resulted in extremely one-directionally aligned ${\beta}$ phase PVDF film without additional electric field for poling. X-ray diffraction patterns were used to investigate crystal structure of the CNT/PVDF composite films. It was confirmed that they revealed extremely large portion of the ${\beta}$ phase PVDF crystalline in the film. Therefore we could obtain the poled CNT/PVDF piezoelectric composite films by the spray coating method without additional poling process.

나노제너레이터의 연구소개 및 최근 기술동향 (Introduction to research and current trend about nanogenerator)

  • 김상우;김성수;윤홍준;류한준
    • 진공이야기
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    • 제1권4호
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    • pp.14-20
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    • 2014
  • Since recent electronics technologies have been developed and they tend to spend huge amount of electrical power, self-powered electronics have been paid attention worldwide. To realize self-powered electronics, energy harvesting technology, which generally converts ambient energy into electrical energy, has to be introduced. Among numerous energy sources, mechanical, thermal, and electrostatic event would be of broad interest in field of energy harvesting. Here, this article introduces the promising alternative energy concepts of nanogenerator including piezoelectric, triboelectric, and hybrid types. With these nanogenerators, we are able to apply onto not only self-powered system, but expect these open green energy market.

마찰전기 나노발전기의 임피던스 분석을 통한 정류기의 최대 전력 설계 (Maximum Power Design of Bridge Rectifier for Triboelectric Nanogenerator Using Impedance Analysis)

  • 윤보경;이준영;정지훈
    • 전력전자학회:학술대회논문집
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    • 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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    • pp.233-235
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    • 2019
  • 에너지 하베스팅은 주변의 에너지를 수확하여 활용하는 기술로 이에 관련한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다. 마찰전기 나노발전기는 물리적인 움직임이나 마찰을 통해 발생되는 정전기를 이용하여 센서나 웨어러블 디바이스에 활용하는 에너지 하베스팅 기술 중 하나이다. 마찰전기 나노발전기는 ${\mu}W$(마이크로와트) 단위의 미소 전력을 생산함에도 불구하고, 다른 에너지 하베스팅 발전기들과 비교하여 큰 임피던스를 가지고 있어서 전력을 전달하기에 어려움이 있다. 또한 마찰전기 나노 발전기의 출력 전력은 Spike성 Pulse Train의 형태여서 다이오드 정류기가 필요하기 때문에, 정류기의 입력 임피던스와 마찰전기 나노 발전기의 출력 임피던스에 대한 분석을 이용한 임피던스 매칭 설계가 필요하다. 본 연구에서는 다이오드 정류기의 임피던스 모델을 유도하여 마찰전기 나노 발전기의 내부 임피던스와의 매칭을 통해 최대 전력을 전달하는 커패시터와 출력 부하 설계를 목표로 한다. 유도한 임피던스 모델에 대하여 실제 전력 실험을 통해 모델의 유효성과 정확성을 검증하고자 한다.

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무선 MEMS 센서를 이용한 보도교 진동 계측 (Vibration Measurements of Footbridges Using Wireless MEMS Sensor)

  • 이종호;천동진;윤성원
    • 한국공간구조학회논문집
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    • 제19권1호
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    • pp.101-108
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    • 2019
  • Recently, measuring instruments for SHM of structures has been developed. In general, the wireless transmission of sensor signals, compared to its wired counterpart, is preferable due to the absence of triboelectric noise and elimination of the requirement of a cumbersome cable. However, the low-cost wireless MEMS sensor has high noise density and transmits the signal wirelessly, so data transmission delay occurs during measurement. Therefore, the footbridges that was previously measured by a mobile phone in 2014 was remeasured using G-Link-200, iPad and iPhone to compare their performance.