• 한국해양공학회지
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• 제32권5호
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• pp.393-401
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• 2018

This paper reports a novel mobile-type wave energy harvesting system. The proposed system adopts a wave glider's propulsion mechanism. A wave glider's blades were mounted on a circular layout and generated a rotational motion. Combining the wave converting system with the wave glider, a mobile floating-type robotic buoy system was developed. It enabled the relocation of the buoy position, as well as station-keeping for long term operation. It had a small size and could efficiently harvest wave energy. A feasibility study and modeling were carried out, and a prototype system was constructed. Various tank tests were performed to optimize the proposed wave energy harvesting system.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권3호
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• pp.255-260
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• 2016

In this paper, a full-wave rectifier (FWR) with a simple vibration detector suitable for use with vibrational energy harvesting systems is presented. Conventional active FWRs where active diodes are used to reduce the diode voltage drop and increase the system efficiency are usually powered from the output. Output-powered FWRs exhibit relatively high efficiencies because the comparators used in active diodes are powered from the stable output voltage. Nevertheless, a major drawback is that these FWRs consume power from the output storage capacitor even when the system is not harvesting any energy. To overcome the problem, a technique using a simple vibration detector consisting of a peak detector and a level converter is proposed. The vibration detector detects whether vibrational energy exists or not in the input terminal and disables the comparators when there is no vibrational energy. The proposed FWR with the vibration detector is designed using a $0.35-{\mu}m$ CMOS process. Simulation results have verified the effectiveness of the proposed scheme. By using the proposed vibration detector, a decrease in leakage current by approximately 67,000 times can be achieved after the vibration disappears.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.429-432
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• 2017

본 논문에서는 고성능 비교기를 이용한 전파정류 애너지 하베스팅 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 크게 Negative Voltage Converter, Active Diode단으로 나뉜다. 그리고 Active Diode단에 포함된 비교기는 3-stage 형태로 구현 하였으며 Pre-amplification, Decision circuit, Output buffer단으로 나뉜다. 이 비교기는 Propagation delay를 줄이고 하베스팅 회로의 전압 및 전력 효율을 향상 시키는 것이 주된 목적이다. 제안된 회로는 Magna $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였으며, 모의실험을 통해 동작을 검증하였다. 설계된 에너지 하베스팅 회로의 칩 면적은 $612{\mu}m{\times}444{\mu}m$이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.425-428
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• 2017

본 논문에서는 진동 에너지를 이용하여 에너지를 수확하는 전파 정류 하베스팅 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 저전압에서도 전력효율이 우수하도록 Beta-Multiplier를 이용하여 Body-Bias technique을 Negative Voltage Converter에 적용하였으며, Comparator를 Bulk-Driven type으로 설계하였다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였으며, 설계된 회로의 칩 면적은 $931{\mu}m{\times}785{\mu}m$이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.589-597
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• 2015

기존 케이슨방파제 외해 측에 수로를 설치하고 수로 내에 부유체를 설치한 파력발전시스템에 대해서 연구하였다. 이 시스템은 중복파를 기진력으로 활용하고, 수로 내 수주와 부유체의 공진현상을 이용하여 에너지 추출효율 극대화할 목적으로 제안되었다(Park et al., 2014). 선형파 이론에 기초한 Galerkin 유한요소 모델(Park, 1991)을 이용하여 제안된 발전시스템의 성능을 평가한 결과, 기존의 타 시스템에 비하여 우수한 발전효율을 보임과 수로 내 수주의 공진현상이 성능에 지배적인 영향을 미침을 확인하였다. 또한, 수로와 부이 주변에서 발생하는 유체 점성감쇠가 발전효율에 미치는 영향이 커 이를 최소화하는 노력이 필요한 것으로 평가되었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.421-424
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• 2017

본 논문에서는 진동 감지기가 있는 전파 정류 하베스팅 회로를 설계하였다. 설계된 회로는 진동 감지기와 능동다이오드를 통해 진동이 감지될 때에만 동작하며, 진동이 없을 때 비교기를 off시켜 $C_{STO}$에 저장된 에너지의 누설을 방지한다. 커패시터에 저장된 에너지는 레벨 변환기와 능동다이오드의 구동에 사용된다. 진동 감지기는 Hysteresis 기능이 있는 Schmitt Trigger와 피크검출기로 구현하였다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였으며, 모의실험을 통해 동작을 검증하였다. 설계된 에너지 하베스팅 회로의 칩 면적은 $590{\mu}m{\times}583{\mu}m$이다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제14권1호
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• pp.17-52
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• 2024

In this paper, the authors explore the modeling and control of a point absorber wave energy converter, which is connected to the electric grid via a power converter that is based on a linear permanent magnet synchronous generator (LPMSG). The device utilizes a buoyant mechanism to convert the energy of ocean waves into electrical power, and the LPMSG-based power converter is utilized to change the variable frequency and voltage output from the wave energy converter to a fixed frequency and voltage suitable for the electric grid. The article concentrates on the creation of a predictive control system that regulates the speed, voltage, and current of the LPMSG, and the modeling of the system to simulate its behavior and optimize its design. The predictive model control is created to guarantee maximum energy output and stable grid connection, using Matlab Simulink to validate the proposed strategy, including control side generator and predictive current grid-side converter loops.

• 전기학회논문지P
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• 제62권1호
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• pp.1-5
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• 2013

The aim of this study is to research maximum harvesting energy by the optimal input wave condition. The voltage characteristics of the PZT bimorph were investigated in terms of the sine wave, triangle wave and square wave according to frequency range 0~70Hz. It was found that the square wave compared with a triangular wave or square wave was showed the higher output energy. PZT bimorph was mechanically vibrated by solenoid coil experiments, which revealed two voltage peak mode according to frequency. Maximum voltage at second vibration frequency 28Hz demonstrated that the generated DC voltage was proportional to the tip displacement of the bimorph and the phase difference between the input frequency and bimorph vibration frequency was 90 degree. It was expected that optimized design to harvest a much higher energy level from lower frequency vibrations.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권6호
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• pp.305-314
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• 2017

단독의 파력발전변환장치를 설치하는 경우 경제성이 떨어지는 문제점이 있으므로 기존 혹은 신설의 방파제에 적용하여 파랑제어와 파랑에너지의 이용을 동시에 도모하는 방식이 많이 추진되어 왔다. 본 연구는 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서와 같이 부유식방파제로 연구 개발된 공기주입식 부유식방파제에 진동수주형 파력발전시스템을 탑재한 경우를 대상으로 부유식방파제로의 기능과 파력발전장치로의 기능을 병행하여 검토하였다. 여기서, 전편의 연구(Lee et al., 2014)에서는 공기실내에서 공기의 동적거동에 단열변화에 따른 압축성을 고려한 반면에 본 연구에서는 비압축성의 경우에 구조물의 고정시 혹은 부유시에 각각에 대한 파랑변형율, 공기흐름속도 및 구조물의 운동을 검토하였으며, 공기의 동적거동에 대한 압축성의 고려여부에 따른 결과의 차이를 논의하였다. 수치해석법으로는 선형속도포텐셜이론에 기초한 경계요소법을 적용한다. 얻어진 모든 해석결과에 따르면 공기압축성을 고려한 전편의 연구와 거의 동일한 결과를 나타내었으며, 따라서 공기실내에서의 공기거동해석에 압축성을 고려하지 않는 본 해석이 보다 효율적이고, 유용한 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제25권10호
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• pp.523-530
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• 2015

Electricity generation through fossil fuels has caused environmental pollution. To solve this problem, research on new renewable energy (solar, wind, geothermal heat, etc.) to replace fossil fuels is in progress. These devices are able to consistently generate power. However, they have many drawbacks, such as high installation costs and limitations in possible set-up environments. Thus, piezoelectric harvesting technology, which is able to overcome the limitations of existing energy technologies, is actively being studied. Piezoelectric harvesting technology uses the piezoelectric effect which occurs in crystals that generate voltage when stress is applied. Therefore, it has advantages such as a wider installation base and lower technological cost. In this study, a piezoelectric energy harvesting device based on constant wave motion was investigated. This device can regenerate electricity in a constant turbulent flow in the middle of the sea. The components of the device are circuitry, a steel bar, an bimorph piezoelectric element and buoyancy elements. In addition, a multiphysical analysis coupled with the structure and piezoelectric elements was conducted to estimate the performance of the device. With this piezoelectric energy harvesting device, the displacement and electric power were analyzed.