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무전원 모션센서가 집적화된 고출력 에너지하베스터

무전원 모션센서가 집적화된 고출력 에너지하베스터

산업 현장에서 주변 환경을 연속적으로 모니터링하고 안정적인 상태를 유지하는 것은 안전사고를 예방하기 위해 매우 중요하다. 하지만, 이러한 센서들은 부가적인 전원 장치를 요구하기 때문에 배터리 방전 시 모니터링이 불가능하다는 점과 폐전지로 인한 환경오염을 유발한다는 단점이 있다. 본 연구에서는, 높은 민감도를 갖는 무전원 모션센서가 탑재된 고출력 에너지 하베스터를 제작하였다. 제안된 에너지 하베스터는 3D 프린터로 제작된 스프링이 적용되었고, 스프링의 단면에 PVDF (polyvinylidene fluoride)/MXene 기반의 다층 구조 마찰전기 나노발전기를 구성하여 마찰전기 기반 무전원 모션 센서를 구성하였다. 제안된 에너지 하베스터는 52 V 의 개방회로 피크 전압을 출력하였고, 진동 감지 센서는 2.85 V/Hz 의 주파수 감지 민감도를 나타냈으며, 500 Ω의 부하저항에서 1953 mW 의 매우 높은 피크 전력을 출력했다. 따라서, 제안된 3D 프린팅 스프링 기반 무전원 진동 센서가 탑재된 초고출력 에너지 하베스터는 다양한 산업 현장에 반영구적으로 사용할 수 있는 무전원 환경 모니터링 시스템으로 폭 넓게 활용 가능하고, 환경오염 문제 해결에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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