고성능 트라이보전기 나노제너레이터와 저속 풍력 정전방전 에너지 하베스팅 연구
High-performance triboelectric nanogenerators and low-speed wind energy harvesting via static discharge
연구 내용
전자축적·방전 게이트·플러터 기구를 활용해 출력과 휴대성을 동시에 개선하는 자기구동 발전 및 하베스팅 소자를 개발하는 연구
트라이보전기 효과 기반 발전에서 전하 축적과 방전 경로 설계를 통해 전류·전압 출력 특성을 개선하는 방향으로 연구합니다. 전극 손실을 줄이기 위한 구조 설계, 전기적 게이트와 기계적 플러터 거동을 결합하여 RMS 출력과 포터블 적용성을 동시에 고려합니다. 또한 비접촉 적층 구조와 이온 게이트 기반 정전 방전을 활용해 저속 풍력 조건에서도 전하 생성 효율을 높이는 하베스팅 메커니즘을 구성합니다. 이를 통해 센서 구동, 축전 및 배터리 충전과 같은 실사용 시나리오로 확장 가능한 기반 기술을 확보합니다.
관련 연구 성과
관련 논문
5편
관련 특허
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관련 프로젝트
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연구 흐름
초기에는 트라이보전기 나노제너레이터의 출력 한계를 구조적·전기적 설계로 완화하기 위해 전하 축적/방전 게이트 개념과 이동 전극 설계를 결합하는 연구를 수행했습니다. 이후 흡기 구동과 수직 플러터 거동을 접목해 호흡 사이클 기반의 연속 전기신호 및 구동 가능 출력을 확보하는 방향으로 발전했습니다. 동시에 AC/DC 변환형 구조를 통해 휴대 전원 적용의 제약을 줄이고, 적층·비접촉 동작을 갖는 정전방전형 풍력 하베스팅 시스템으로 연구를 확장했습니다. 최근에는 직렬 적층과 채널 기반 구동을 통해 전기적 출력 안정성과 시스템 통합성을 높이는 흐름으로 진행하고 있습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
- 자기구동 IoT 센서 전원
- 호흡 기반 웨어러블 모니터링
- 배터리 충전 보조 전원
- 포터블 표시용 광 구동
- 저속 풍력 발전 모듈
- 비접촉 에너지 하베스팅 장치
- 고전류 트라이보전기 발전기
- 전기자극·기능소자 구동
- 에너지 하베스팅형 추적기
- 다채널 적층 발전 플랫폼
관련 논문
구분
제목
Ultrahigh Performance, Serially Stackable, Breeze Driven Triboelectric Generator via Ambient Air Ionizing Channel
Charge‐Accumulating‐Flutter‐Based Triboelectric Nanogenerator via Discharge Gateway
Inhalation‐Driven Vertical Flutter Triboelectric Nanogenerator with Amplified Output as a Gas‐Mask‐Integrated Self‐Powered Multifunctional System
AC/DC Convertible Pillar‐Type Triboelectric Nanogenerator with Output Current Amplified by the Design of the Moving Electrode
Reaching New Efficiency Milestones in Low‐Speed Wind Energy Harvesting via Noncontact Stackable Ion‐Gate‐Based Static Discharge Generator