압전소자 보고서 풀이 - 논문이란

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압전소자 보고서 풀이

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압전소자 보고서

압전소자 레포트입니다.

1. 서론

가. 연구개요

나. 연구목적

다. 이론적 원리

2. 본론

가. 제조방법 및 핵심요소기술

1) 유연압전소자

2) 압전소자의 섬유화

3) NCG

나. 응용사례1. 서론

1.1. 연구개요

0세기에 진입하면서 국제적으로 이전과는 비교되지 못 할 속도로 에너지 소모량이 증가했다. 에너지 통

그림1-1. 전 세계 에너지 소모량 통계(2011)

계 연보(2011)를 보게 되면 산업 혁명 이후 모든 에너지 소모량이 증가했지만 화석에너지 소모량이 1985년 이후 급증 하는 것을 볼 수 있다. 화석에너지는 한정된 자원이기 때문에 현재와 같이 소모하게 될 경우 사용 가능 연한은 석유 54.2년, 천연가스 63.6년, 석탄 112년에 불과하다. 따라서 우리 세대는 미래 세대를 위해 신재생 에너지 개발과 에너지 저장 매체에 대한 획기적인 발전을 이뤄내야 할 것이다.

그에 따라 여러 소자들의 발전도 이루어지고 있는 추세이다. 에너지 하베스팅 기술에 의한 소자는 크게 2종류로 나누어 진다. 첫 번째로, 제벡효과를 활용하는 열전소자, 압전 발전을 활용하는 압전소자등이 존재한다.

압전소자의 경우 효율은 열전소자보다 떨어지지만 열전소자가 변환하지 못하는 버려지는 힘 또는 압력, 진동같은 에너지를 전기에너지로 바꿀수 있다는 점이 큰 장점이다.

1.2. 연구 목적

압전소자를 활용하여 버려지는 에너지에 적용할 것이다. 그 중에서도 유연 압전소자를 활용해서 심장, 폐등의 신체 내부에 압전소자를 적용할 수 있다는 것을 보여줄 것이다.

또한 체외에 압전소자를 적용하기 위해 압전 소자 자체를 섬유화 시켜 피복, 신발등에 압전소자를 적용하여 인체가 끊임없는 발전기가 될 수 있는 가능성을 제시할 것이다.

1.3. 이론적 원리

압전소자의 기본적인 원리는 힘을 면에 인가시켜서 전기에너지를 도출하는 방식이다. 이론적인 식을 보자면 만약, 압전소자에 힘을 인가시킨다면 그 힘에 의해서 Bending vibration이 일어나고 압전효과에 의해서 AC전류가 발생한다. 이러한 전류가 Bridge rectifier를 통해서 Capacitor에 저장되어 궁극적으로 Vc만큼의 발전이 일어난다. 이에 따른 공식은 아래와 같다.

Q3 = d33 * F

W = 1/2 * g33 * d33 * F(제곱) * T/WL

위와 같이 압전 전하계수 d33를 비례상수로 외력에 비례하는 전하량 Q를 발생한다. 또한 이것으로 생성되는 전기에너지는 d33(압전 전하계수)와 g33(압전 전압계수)의 곱에 비례하고 소자의 크기와도 직접적인 관계가 중요하다.

즉, 압전현상이란 결정에 기계적 압력을 가하면 이온을 변위 되어 양전하와 음전하의 분포가 비대칭으로 나타내게 되어 표면에 전하가 나타나는 현상이다. 결정을 x축방향으로 수축시키면 각이 증가하고 압축시키면 각이 감소하여 각각 +y, -y축 방향으로 분극이 생긴다. 대칭성을 가진 결정으로 외부서 힘을 가해도 그 대칭성을 잃지 않기때문에 분극현상이 일어나지 않는다.

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