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장우영(W. Y. Jang),이동원(D. W. Lee),심재삼(J. Sim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
풍력을 이용한 마찰전기 나노발전기 W-TENG (Wind-triboelectric Nanogenerator) 연구는 연료 소비 증가로 인한 석유 대체 에너지원으로서 최근 전 세계에서 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 에너지 하베스팅(Energy Harvesting)은 청정에너지원으로써 버려진 에너지를 재사용할 수 있어 지구 온난화 원인을 줄일 수 있다. 지구 온난화 감소에 대한 영향은 미미하지만, 에너지 소진 문제를 호솔 하게 해결할 수 있는 강점이 있다. 본 논문은 다수의 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 미세 조각을 이용하여 풍력에 의해 구동되는 마찰전기 나노발전기의 하베스팅 출력을 향상시키는 연구이다. 마찰전기 나노발전기에서 전기음성도가 다른 두 소재 사이의 마찰 횟수 증가를 위해 다수의 PTFE 조각을 사용하여 동일한 세기의 바람이 불었을 때 Al (Aluminium)과의 접촉/분리 횟수를 증가시켜 하베스팅 출력을 향상시키는 방법이다. 구조는 3D 프린터를 사용하여 실린더형으로 제작하였으며 바람이 회전하게 만들어 PTFE 와 실린더 내벽에 부착되어 있는 Al 과의 마찰을 용이하게 하였다. 기 제작된 구조는 기계 기구를 동작시키는 과정에서 모터를 사용하지 않는다. 모터를 사용할 경우 외부 전압 또는 건전지가 필요한데 건전지를 사용할 경우 상시로 교체해야 하는 단점이 있다. 3D 프린터를 이용한 에너지 하베스팅 구조 설계는 원하는 디자인 바탕으로 신속하게 3 차원의 입체 물품을 만들어내며 저가로 제작이 가능하고 구조가 단순하여 구현이 용이한 강점을 가진다.