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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