전자기·바이오 기반 에너지 하베스팅용 마이크로구조 설계

Microstructured Energy Harvesting for Electromagnetic and Bioenergy Systems

연구 내용

변류기 코어와 광·충돌 기반 생체 자극 시스템을 다물리 관점에서 설계해 에너지 하베스팅 성능을 높이는 연구

전자기 변환 영역에서는 변류기 코어의 B-H 커브를 저비용으로 추정하는 방법을 제안하고, 분할코어의 에어갭이 성능에 미치는 영향을 구조-물성 관점에서 분석합니다. 저항-전압 데이터 기반 추정과 시뮬레이션·실험 검증을 통해 코어 기하와 에어갭 범위의 설계 가이드를 도출합니다. 바이오에너지 측면에서는 미세조류의 주광성(phototaxis)과 충돌 기반 자극을 결합해 에너지 수확을 유도하며, 광자극이 있는 환경에서 충돌 빈도와 자극 증폭의 조건을 수치해석으로 평가합니다. 더불어 무작위 행보와 주광성을 동시에 표현하는 해석 모델을 개발해 구조물-세포 간 충돌 양상을 예측하는 방향으로 연구를 수행합니다.

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연구 흐름

초기에는 에너지 하베스팅에서 핵심 입력인 B-H 커브를 실험 데이터로부터 간단히 추정하는 접근을 구성하고, 분할코어의 에어갭 형성과 표면 거칠기 연관성을 점검했습니다. 이후 시뮬레이션과 실험을 함께 사용하여 에어갭이 성능을 저하시키는 범위를 확인하고 최소 손실 조건을 검증했습니다. 병행하여 바이오에너지 분야에서는 미세조류의 phototaxis와 random walk를 포함한 해석 모델을 구축하고, 주변 마이크로 구조물과의 충돌을 정량화하는 연구를 수행했습니다. 최근에는 광·충돌 자극 증폭이 설계 변수에 따라 달라지는 경향을 수치해석으로 정리해 시스템 설계 조건을 구체화했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

변류기 코어 B-H 커브 추정
분할코어 에어갭 최적화
저전력 센서 구동용 에너지 하베스팅
표면 거칠기 기반 성능 영향 분석
광 기반 미세조류 자극 제어
충돌 빈도 기반 생산성 조절
phototaxis 기반 바이오에너지 생산
파동가이드 구조를 통한 광 전달 설계
다물리장 시뮬레이션 기반 설계 자동화
바이오매스 수확 시스템 설계