자율 전원 IoT 센서 시스템을 위한 하이브리드 에너지 하베스터 개발

Abstract

4차 산업혁명 시대에 Internet of Things (IoT)을 기반한 시스템이 활성화 되면서 Wireless sensor networks (WSNs)의 중요성이 대두되고 있다. 인력의 한계가 있는 전력선 모니터링의 경우 전력선 주변의 온도, 습도, 소리, 조도 등을 동시에 감지 할 수 있는 다기능 IoT 센서가 필수적이지만 센서의 지속적인 동작을 위해서는 높은 수준의 전력이 요구 된다. 본 연구에서는 높은 유연성, 변형률, 기계적 품질 계수를 갖는 압전 PMN-PZT 단결정 복합체인 Single crystal macro fiber composite (SFC)를 MME Energy Harvester에 적용하고 기계적 진동을 코일에 접목시켜 고출력 Hybrid Energy Harvester (HEH)를 제안한다. 60 Hz 및 5 Oe의 입력 자기장에서 캔틸레버의 모양, 자석의 무게, 자석과 코일 사이의 거리를 최적화 하여 HEH는 28.35 mW의 높은 출력을 생성하였다. 그 후 생성된 출력으로 다기능 IoT 센서의 지속적인 동작 및 스마트 장비를 통해 블루투스 연결하여 실시간 환경 데이터 수집 시스템을 구현하였다.