2015-06-06
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안녕하세요.저는 화공을 전공중인 대학생입니다.
저희 수업시간에 에너지 변환에 대한 주제로 조별 ppt를 작성하는 과제가 있어서
저희가 충격에너지를 전기에너지로 변환시켜 스마트폰에 접목시키는 발상을 해 보았습니다.
스마트폰 사용시 손으로 누르는 충격에너지를 이용하여 전기에너지로 변환시켜
스마트폰을 충전시키는 것을 생각 햇는데,
그러려면 압전 발전기(소자)라는 것이 필요하라구요...
이때
1)효율성
손가락으로 누르는 충격에너지정도 가지고 스마트폰을 충전시킬정도의 전기가 발생할까요???
만약 그러지 못할 시 현재 스마트폰의 베터리 소모량보다 느리게 소모되는 방안을
차선책으로 생각햇는데 (리모컨 종류중에 동그란 손잡이? 같은것을 돌려
약간의 자가발전이 가능한 리모컨 정도로 생각해 주시면 되겠습니다.)
어느정도의 시간차이가 발생할까요??
2)압전소자의 두께
스마트폰에 압전소자를 적용시 아무래도 요즘 트랜드가 슬림하게 나오는거다 보니
두껍게 나오면 꺼려질 수 도 있어서 압전소자의 두께에 따른
발생 전기에너지의 차의(관계)에 대하여 알려주시면 감사하겠습니다.
3) 가격(경제성)
스마트폰에 이 기능을 접목시 증가하는 가격은 어느정도 될까요???
감사합니다.....
저희 수업시간에 에너지 변환에 대한 주제로 조별 ppt를 작성하는 과제가 있어서
저희가 충격에너지를 전기에너지로 변환시켜 스마트폰에 접목시키는 발상을 해 보았습니다.
스마트폰 사용시 손으로 누르는 충격에너지를 이용하여 전기에너지로 변환시켜
스마트폰을 충전시키는 것을 생각 햇는데,
그러려면 압전 발전기(소자)라는 것이 필요하라구요...
이때
1)효율성
손가락으로 누르는 충격에너지정도 가지고 스마트폰을 충전시킬정도의 전기가 발생할까요???
만약 그러지 못할 시 현재 스마트폰의 베터리 소모량보다 느리게 소모되는 방안을
차선책으로 생각햇는데 (리모컨 종류중에 동그란 손잡이? 같은것을 돌려
약간의 자가발전이 가능한 리모컨 정도로 생각해 주시면 되겠습니다.)
어느정도의 시간차이가 발생할까요??
2)압전소자의 두께
스마트폰에 압전소자를 적용시 아무래도 요즘 트랜드가 슬림하게 나오는거다 보니
두껍게 나오면 꺼려질 수 도 있어서 압전소자의 두께에 따른
발생 전기에너지의 차의(관계)에 대하여 알려주시면 감사하겠습니다.
3) 가격(경제성)
스마트폰에 이 기능을 접목시 증가하는 가격은 어느정도 될까요???
감사합니다.....
- 전기에너지
- 충격에너지
- 압전소자
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
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답변 3
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답변
신대규님의 답변
2015-06-10- 3
조금 된 방송이긴 한데, 재미삼아 보세요
http://w3.sbs.co.kr/news/newsEndPage.do?news_id=N1000394205
압전에 대해 다양한 예를 들어 재밌게 설명했습니다.
화공과 학생이라면 압전소자의 재료적, 구조적 측면의 이해가 어려울 수도 있지만,
원리만 한번 이해하면 응용력은 무한하니깐, 공부해볼만한 가치가 있다고 봅니다.
123그리고 질문에 대한 답을 좀 하자면,
1) 압전소자의 효율은 다른 에너지원에 비하면 매우 떨어집니다. 하지만 에너지원의 소모없이 기계적에너지 <-> 전기적에너지의 교환이 일어난다는 점에서 다른 에너지원에 비해 월등한 장점을 갖고 있습니다.
2) 두께의 경우, 박막급으로도 LED를 밝히는 수준은 될겁니다. 압전체의 구조에 대해 공부해보시면 아시겠지만, 매우 당연하게도 압전체의 크기가 클 수록 발생하는 전기량에 많아집니다.
압전소자와 발전량은 비례한다고 생각하시면 되겠네요.
3) 비싸죠...
저도 옛날에 있었던 폴더폰에 적용하는 아이디어를 적용해보려고 했는데, 일단 폴더를 열고 닫는 행위가 그리 많지 않아서, 예상되는 발전량 자체가 적었습니다.
글쓴님의 아이디어는 터치시 발생하는 압력을 전기로 바꾸겠다는 건데, 이 아이디어도 훌륭하네요. 그런데 압전소자를 화면만큼 핸드폰 내에 집어 넣어야하니깐, 두께의 증가는 피할 수 없겠죠. 압전체 뿐만 아니라 신호를 처리해야 하는 칩셋이 추가될테니, 비용도 많이 증가할거에요.
그러나 요즘 핸드폰과 같은 휴대용기기의 가장 큰 이슈는 "배터리를 얼마나 효과적으로 사용할 수 있게 하느냐"와 "핸드폰의 두께" 이니깐, 압전소자를 핸드폰에 넣음으로써 배터리의 효율성과 핸드폰의 두께, 두마리 토끼를 잡을 수 있다는 식으로 어필하면 좋을거 같네요. -
답변
김강형님의 답변
2015-06-08- 2
우선 흥미있고 좋은 실험을 계획하셨습니다.
압전소자의 대표적인 응용제품은 가스 레인지나 가스 라이터에 사용하는 점화기입니다.
그런데 압전소자로 부터 얻는 전력(Watt)은 사실 기대만큼 크지 않습니다.
1초에 100Hz의 진동으로 계속 하면 20W 정도 얻으니까요.
(참고: http://www.mide.com/pdfs/Volture_Datasheet_001.pdf)
따라서 배터리에 충전할 정도의 전력을 위해서라면 압전소자를 여러 개 연결하던가 장 시간 계속 발전하는 방식이 필요합니다.
아이디어를 하나 드리면 아래의 제품처럼 계속 팔랑거리면서 발전하는 것을 이용하는 것입니다.
차를 타고 이동할 때 이 발전기를 창가에 두고 창문을 조금 열면 충분한 전력을 만들어 낼 것입니다.
아니면 이 제품을 탄력이 좋은 필름 위에 부착하면 사람 손가락으로 튀기면 수십번은 왕복하면서 전력을 생산하겠죠. 장남감 같은 형태로 만들면 성공 가능성이 있을 것 같습니다.
http://www.mide.com/products/volture/piezoelectric-vibration-energy-harvesters.php
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답변
신동협님의 답변
2015-06-09- 2
안녕하세요.
최근 압전 소자에 대한 아이디어가 많이 나오는 것 같습니다.
압전소자는 가벼운 휨에서도 LED 전구를 밝힐 수 있는 전기가 생산되는 것으로 보아
터치 시에도 지속적이진 않지만 전기가 생산될 수 있다고 생각합니다.
압전소자가 응용되는 곳으로는 군용 신발 밑, 방지턱 밑, 심장에 의한 의료기구 전원 등도 있습니다.
추가로 압전 소자를 연구하는 KAIST 연구실을 소개해드립니다. http://fand.kaist.ac.kr/ 이곳에서 도움을 받을 수 있기를 바랍니다.