KR101440373B1 - Energy harvesting system and method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개별 에너지 수확 소자에서 획득된 미세전력을 효율적으로 관리하고 저장하여 에너지 사용효율을 높일 수 있는 클러스터 기반 에너지 수확 시스템 및 이를 이용한 에너지 수확 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 에너지 수확 시스템은, 복수의 에너지 수확소자를 통해 수확된 미세전력이 1차적으로 수집되는 제1 미세전력 생산클러스터와; 상기 제1 미세전력 생산클러스터로부터 수집된 미세전력이 취합되어 한 단계 더 높은 전력량을 갖는 미세전력으로 2차적으로 수집되는 제2 미세전력 생산클러스터와; 상기 제2 미세전력 생산클러스터로부터 수집된 미세전력이 취합되어 실제 활용가능한 수준의 전력량으로 저장되는 메인 전력저장소;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cluster-based energy harvesting system capable of efficiently managing and storing fine power obtained from individual energy harvesting elements to increase energy use efficiency, and an energy harvesting method using the same. To this end, the energy harvesting system of the present invention comprises: a first fine power generation cluster in which the harvested fine power is primarily collected through a plurality of energy harvesting elements; A second fine power generation cluster in which fine power collected from the first fine power generation cluster is collected and is secondarily collected with fine power having a higher power amount; And a main power store in which fine power collected from the second fine power generation cluster is collected and stored at a level of actual available level.

Description

에너지 수확 시스템 및 방법{Energy harvesting system and method}[0001] Energy harvesting system and method [0002]

본 발명은 에너지 수확 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개별 에너지 수확 소자에서 획득된 미세전력을 효율적으로 관리하고 저장하여 에너지 사용효율을 높일 수 있는 클러스터 기반 에너지 수확 시스템 및 이를 이용한 에너지 수확 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an energy harvesting system and method, and more particularly, to a cluster-based energy harvesting system capable of efficiently managing and storing fine power obtained from an individual energy harvesting element, .

에너지 수확(Energy harvesting) 기술은 운동에너지나 광에너지, 열에너지 등과 같은 환경 에너지를 압전 소자나 태양전지, 열전소자, 전자 유도 등을 이용하여 전력으로 변환하는 기술을 말한다. 이렇게 해서 얻은 전력은 축전소자에 축전되어 무선 커뮤니케이션 인터페이스를 탑재한 센서나 감시장치, 제어장치의 전원으로서 이용될 수 있다.Energy harvesting technology refers to a technology that converts environmental energy such as kinetic energy, light energy, and thermal energy into electric power by using piezoelectric elements, solar cells, thermoelectric elements, and electromagnetic induction. The electric power thus obtained can be used as a power source for a sensor, a monitoring apparatus, and a control apparatus that are stored in a power storage device and equipped with a wireless communication interface.

에너지 수확 기술에서 현재 새로운 분야의 기술로서 효율을 큰 폭으로 높인 전력 변환 IC나 전력제어 IC, 그리고 혁신적인 축전기술로서 저비용이며 저소비인 전력의 IC를 조합하고 환경 발전에 의해서 얻을 수 있는 단위 전력 당의 기능을 높인 솔루션이 최근에 등장하기 시작하고 있다.Power conversion ICs and power control ICs, which are currently the technology of new technologies in energy harvesting technology, and power saving ICs that combine low-cost and low-power-consumption ICs as innovative storage technologies, Has recently begun to emerge.

민생기기의 분야에서는 열에너지나 운동 에너지를 이용한 의료용 어플리케이션의 개발, 태양전지를 탑재한 블루투스(Bluetooth) 단말기, 태양전지를 전력원으로 하는 휴대 전화기용 충전기 등에 관한 연구가 현재 다양하게 이루어지고 있다.In the field of consumer electronics, various researches are currently being made on the development of medical applications using thermal energy and kinetic energy, Bluetooth terminals equipped with solar cells, chargers for mobile phones using solar cells as power sources, and the like.

예컨대, 기존의 운동에너지를 이용한 에너지 수확 기술의 일 예로는 한국 특허공개 제2005-0079648호에 개시된 '압전소자를 이용한 고효율 소형발전 시스템'이 있다. 이 공보에 개시된 내용에는 신발 내부에 소형의 압전체를 부착하여 보행이나 조깅을 할 때 소모되는 운동에너지를 상기 압전체를 통해 전기에너지로 변환 저장하여 외부의 전자기기에 공급할 수 있도록 함으로써, 보행하거나 조깅 시에 버려지는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환함으로써 휴대용 전자기기 등의 구동에 필요한 전원으로 사용할 수 있도록 하고 있다.For example, an example of an energy harvesting technique using conventional kinetic energy is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0079648, entitled " High efficiency miniature power generation system using piezoelectric elements. &Quot; In this publication, kinetic energy consumed when walking or jogging is attached to a small piezoelectric body is converted into electric energy through the piezoelectric body so as to be supplied to an external electronic device, And converts the waste energy into electric energy so that it can be used as a power source necessary for driving portable electronic devices and the like.

이와 같이 현재까지 개발되거나 연구가 진행되고 있는 에너지 수확 기술은 주위에 소산되는 에너지를 수확하고 저장하는 것이 대부분을 차지하고 있는데, 이중에서, 인체의 체열이나 사람이 움직일 때 발생하는 열 등의 열에너지를 전기에너지를 변환하여 에너지를 수확하는 기술은 아직까지도 그 발전속도가 한참 더디게 진행되고 있다. 그 이유는 인체의 체열이나 사람이 움직일 때 발생하는 열과 같은 미세한 에너지는 수확할 수 있는 전력량이 극히 미미하고, 이를 의미 있는 전력량까지 저장하고 사용하는 것이 현재 기술 수준으로는 불가능하기 때문이다. 즉, 대부분의 전력이 에너지 수확소자의 주변회로나 저장회로에서 소산되기 때문에 수확소자를 통해 전력을 생산해도 사용할 수 없는 문제가 발생하며, 이러한 문제는 향후 수확한 에너지를 효율적으로 사용하기 위해서는 필수적으로 해결해야 할 과제이다. Energy harvesting technology, which has been developed or studied so far, harvests and stores the energy dissipated in the surroundings. Among them, thermal energy such as the heat generated by the human body or the heat generated when a person moves The technology of converting energy and harvesting energy is still progressing slowly. The reason is that the amount of energy that can be harvested by microscopic energy such as human body heat or heat generated when a person is moving is extremely small and it is impossible to save and use meaningful amount of energy at the present technology level. In other words, since most of the electric power is dissipated in the peripheral circuit or the storage circuit of the energy harvesting device, there is a problem that it can not be used even though the electric power is produced through the harvesting device. Such a problem is essential in order to efficiently use the harvested energy This is a problem to be solved.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 신체의 체열이나 움직일 때 발생하는 열과 같은 아주 미세한 에너지를 실제적으로 활용가능한 적정 수준의 에너지로 변환시킬 수 있도록, 개별 에너지 수확 소자에서 획득된 미세전력을 개별 클러스터에 임시로 저장한 후, 개별 클러스터에 저장된 미세전력이 일정 수준 이상의 전력량이 될 경우 다음 단계의 개별 클러스터로 전송되어 취합되는 과정을 여러 단계로 반복함으로써, 최종 단계에서 실제 활용가능한 수준의 전력량으로 취합된 전력을 메인 저장소(메인 배터리)에 저장하여 미세전력을 클러스터 단계별로 효율적으로 관리하고 저장하여 에너지 사용효율을 높일 수 있는 클러스터 기반 에너지 수확 시스템 및 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for converting very fine energy, such as heat generated by body heat and moving, In the case where the fine power stored in the individual cluster is stored in the individual clusters after the fine power obtained from the individual energy harvesting device is temporarily stored, By repeating the steps in this way, the cluster-based energy that can efficiently manage and store the fine power at each cluster stage by storing the power collected at a level that can actually be utilized in the final stage in the main storage (main battery) Harvesting system and method. .

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 에너지 수확 시스템은, 복수의 에너지 수확소자를 통해 수확된 미세전력이 1차적으로 수집되는 제1 미세전력 생산클러스터와; 상기 제1 미세전력 생산클러스터로부터 수집된 미세전력이 취합되어 한 단계 더 높은 전력량을 갖는 미세전력으로 2차적으로 수집되는 제2 미세전력 생산클러스터와; 상기 제2 미세전력 생산클러스터로부터 수집된 미세전력이 취합되어 실제 활용가능한 수준의 전력량으로 저장되는 메인 저장소;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an energy harvesting system including a first fine power generation cluster in which fine harvested through a plurality of energy harvesting elements are primarily collected; A second fine power generation cluster in which fine power collected from the first fine power generation cluster is collected and is secondarily collected with fine power having a higher power amount; And a main storage in which fine power collected from the second fine power generation cluster is collected and stored in an amount of power that is practically usable.

여기서, 제1 미세전력 생산클러스터는, 운동에너지 및 열에너지를 수확하는 복수의 운동에너지 및 열에너지 수확소자와; 상기 운동에너지 및 열에너지 수확소자들로부터 수확된 미세전력이 임시로 저장되는 복수의 제1미세전력 임시저장회로;를 포함하여 구성될 수 있다.The first fine power generation cluster includes a plurality of kinetic energy and thermal energy harvesting elements for harvesting kinetic energy and thermal energy; And a plurality of first fine power temporary storage circuits in which fine power harvested from the kinetic energy and heat energy harvesting elements is temporarily stored.

그리고, 상기 제2 미세전력 생산클러스터는, 상기 각 제1미세전력 임시저장회로에 저장된 미세전력량이 일정수준 이상일 경우 스위치 온(ON)되어 전기적 경로를 형성하고, 미세전력량이 일정수준 이하일 경우 통해 스위치 오프(OFF)되어 전기적 경로를 차단하는 복수의 스위칭 소자와; 상기 각 스위칭 소자의 온(ON)시 상기 각 제1미세전력 임시저장회로에서 전송되는 각 미세전력이 취합되어 임시 저장되는 복수의 제2 미세전력 임시저장회로;를 포함하여 구성될 수 있다.When the amount of fine power stored in each of the first fine power generation temporary storage circuits is equal to or higher than a predetermined level, the second fine power generation cluster forms an electrical path by turning on the switch, and when the amount of fine power is below a certain level, A plurality of switching elements which are turned off to cut off an electric path; And a plurality of second micropower temporary storage circuits in which each micropower transmitted from each of the first micropower temporary storage circuits is collected and temporarily stored when each of the switching elements is turned on.

또한, 상기 메인 저장소는, 상기 각 제2 미세전력 임시저장회로 저장된 미세전력량이 일정수준 이하일 경우 오프(OFF)되고 일정수준 이상일 경우 온(ON)되는 선택적인 스위칭 동작을 수행하는 복수의 스위칭 소자와; 상기 각 스위칭 소자의 온(ON)시 상기 각 제2미세전력 임시저장회로에서 전송되는 각 미세전력이 취합되어 실제 활용가능한 수준의 전력량으로 저장되는 미세전력 메인저장회로;를 포함하여 구성될 수 있다.The main storage may further include a plurality of switching elements for performing selective switching operations when the amount of fine power stored in each of the second fine power temporary storage circuits is less than a predetermined level and is turned on when the amount of fine power is greater than a predetermined level, ; And a fine power main storage circuit in which each fine electric power transmitted from each of the second fine electric power temporary storage circuits is collected when each of the switching elements is turned on, .

그리고, 상기 제1미세전력 임시저장회로 및 제2미세전력 임시저장회로에 저장된 미세전력의 흐름을 개폐하기 위한 스위칭 소자로서 MEMS 스위치가 사용될 수 있다.A MEMS switch may be used as a switching element for opening and closing the flow of minute power stored in the first micro power temporary storage circuit and the second micro power temporary storage circuit.

이때, 상기 MEMS 스위치는, 기판과; 상기 기판 위에 수평방향을 따라 일정 간격을 두고서 순차적으로 배열되는 소스(source), 게이트(gate), 드레인(drain)과; 일측이 상기 소스의 상면에 고정되어 전기적으로 접속되고, 타측이 상기 드레인의 상면에 접촉 또는 분리되는 캔틸레버(cantilever);를 포함하여 구성되며, 상기 소스와 게이트에 전류 인가시 발생되는 정전기력에 의해 상기 캔틸레버가 탄성 변형되며 상기 드레인과 접촉됨으로써 상기 소스와 드레인 사이의 전기 경로를 형성하여 스위치 동작이 구현되도록 할 수 있다.The MEMS switch may include: a substrate; A source, a gate, and a drain sequentially arranged at regular intervals along the horizontal direction on the substrate; And a cantilever having one side fixed to and electrically connected to the upper surface of the source and the other side contacting or being separated from the upper surface of the drain, and the electrostatic force generated when a current is applied to the source and the gate, The cantilever is elastically deformed and contacts with the drain, thereby forming an electric path between the source and the drain so that the switching operation can be realized.

상기와 같은 본 발명의 클러스터 기반 에너지 수확 시스템을 의복형 컴퓨터, 스마트 의복, 휴대용 전자기기의 전원공급장치 등에 적용하게 되면, 극히 미세한 수준의 에너지도 효율적으로 관리 및 저장이 가능하여 에너지의 효율적인 사용이 가능하다.When the cluster-based energy harvesting system of the present invention as described above is applied to a power supply device of a clothes-type computer, a smart garment, or a portable electronic device, it is possible to efficiently manage and store energy at an extremely minute level, It is possible.

또한, 상기한 에너지 수확 시스템을 이용한 에너지 수확 방법은, (a)복수의 운동에너지 및 열에너지 수확소자를 통해 수확된 미세전력을 제1 미세전력 임시저장회로에 1차적으로 임시 저장하는 단계와; (b)상기 각 제1미세전력 임시저장회로에 저장된 미세전력량이 일정수준 이상일 경우 스위치 온(ON)되어 상기 각 제1미세전력 임시저장회로로부터 전송되는 미세전력을 취합하여 제2 미세전력 임시저장회로에 2차적으로 임시 저장하는 단계와; (c)상기 각 제2 미세전력 임시저장회로에 저장된 미세전력량이 일정수준 이상일 경우 스위치 온(ON)되어 상기 각 제2미세전력 임시저장회로로부터 전송되는 미세전력을 취합하여 미세전력 메인저장회로에 최종적으로 저장하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the energy harvesting method using the energy harvesting system may include: (a) temporarily storing fine power harvested through a plurality of kinetic energy and heat energy harvesting elements in a first fine power temporary storage circuit; (b) when the amount of fine power stored in each of the first fine power temporary storage circuits is greater than a predetermined level, the first fine power temporary storage circuit is switched on and collects fine power transmitted from each first fine power temporary storage circuit, Temporarily storing in the circuit; (c) when the amount of fine power stored in each of the second fine power temporary storage circuits is greater than a predetermined level, the second fine power temporary storage circuit is switched on and collects fine power transmitted from each of the second fine power temporary storage circuits, And finally storing the image data.

상기한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 개별 에너지 수확 소자에서 획득된 미세전력을 개별 클러스터에 임시 저장한 후, 개별 클러스터에 저장된 미세전력이 일정 수준 이상의 전력량으로 될 경우 스위칭 소자의 동작을 통해 다음 단계의 개별 클러스터로 전송되어 취합되는 과정을 여러 단계 반복 수행하여 최종 단계의 메인 저장소에 실제 활용가능한 적정 수준의 전력량이 취합되도록 함으로써, 미세전력을 클러스터 단계별로 효율적으로 관리 및 저장할 수 있고, 신체의 체열이나 움직일 때 발생하는 열과 같은 아주 미세한 에너지도 실제 활용가능한 적정 수준의 에너지로 변환하여 에너지 사용효율을 높일 수 있다. According to the present invention having the above configuration, after the fine power obtained in the individual energy harvesting device is temporarily stored in the individual clusters, if the fine power stored in the individual clusters becomes a power amount exceeding a certain level, And the collected electric power is collected in the main storage of the final stage so that the electric power of the appropriate level can be effectively collected. Thus, it is possible to efficiently manage and store the minute electric power according to the cluster level, And very small energy such as heat generated when moving can be converted to an appropriate level of energy that can actually be utilized, thereby improving energy efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 클러스터 기반 에너지 수확 시스템의 전체 구성을 보여주는 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 개별 클러스터의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 구성도.
도 3은 도 2의 스위칭 소자로 사용되는 MEMS 스위치를 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 MEMS 스위치의 측면 및 평면 구조를 동시에 보여주는 측면도 및 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 MEMS 스위치의 회로구성을 보여주는 회로도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a cluster-based energy harvesting system according to the present invention. FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the individual cluster shown in FIG. 1 in more detail; FIG.
3 is a perspective view showing a MEMS switch used as the switching element of FIG. 2;
Fig. 4 is a side view and plan view simultaneously showing side and planar structures of the MEMS switch shown in Fig. 3; Fig.
5 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the MEMS switch shown in FIG.

이하, 본 발명의 일실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 클러스터 기반 에너지 수확 시스템의 전체 구성을 보여주는 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 에너지 수확 시스템에 있어서 개별 클러스터의 구성을 구체적으로 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a configuration diagram showing the overall configuration of a cluster-based energy harvesting system according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram specifically showing the configuration of individual clusters in the energy harvesting system shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 클러스터 기반 에너지 수확 시스템은, 복수의 에너지 수확소자(110)를 통해 수확된 미세전력이 1차적으로 수집되는 제1 미세전력 생산클러스터(100)와, 상기 제1 미세전력 생산클러스터(100)로부터 수집된 미세전력이 취합되어 한 단계 더 높은 전력량을 갖는 미세전력으로 2차적으로 수집되는 제2 미세전력 생산클러스터(200)와, 상기 제2 미세전력 생산클러스터(200)로부터 수집된 미세전력이 최종적으로 취합되어 실제 활용이 가능한 의미 있는 수준의 전력량으로 저장되는 메인 전력저장소(300)를 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 1 and 2, a cluster-based energy harvesting system according to an embodiment of the present invention includes a first fine power generation cluster in which fine power harvested through a plurality of energy harvesting elements 110 is primarily collected, A second fine power generation cluster 200 in which fine power collected from the first fine power generation cluster 100 is collected and is secondarily collected with fine power having a higher power amount, And a main power storage 300 in which the fine power collected from the second fine power generation cluster 200 is finally collected and stored at a meaningful level of electric power that can be actually utilized.

제1 미세전력 생산클러스터(100)는, 예를 들어, 신체의 팔 부위에서 팔목이나 팔뚝, 또는 발 부위에서 발목이나 무릎과 같이 움직임이 많은 개별 신체 부위에 각각 부착된 복수의 에너지 수확소자(110)를 통해 미세전력을 수집하여 임시 저장한다.The first fine power production cluster 100 includes a plurality of energy harvesting elements 110 (for example, a cow, an forearm, or an ankle or a knee) attached to individual body parts, ) To collect and temporarily store the fine power.

상기 에너지 수확소자(110)로는 운동을 하거나 일상생활 중에 신체의 움직임에 의해 발생하는 운동에너지를 수확하는 복수의 운동에너지 수확소자(112)와, 신체의 열에너지를 수확하는 복수의 열에너지 수확소자(114)가 사용될 수 있다.The energy harvesting element 110 includes a plurality of kinetic energy harvesting elements 112 for harvesting kinetic energy generated by movement of the body during exercise or daily life, a plurality of heat energy harvesting elements 114 for harvesting heat energy of the body ) Can be used.

여기서, 상기 운동에너지를 수확하는 운동에너지 수확소자(112)로는 압전소자(piezoelectric element)가 사용될 수 있다. 상기 압전소자는 신체의 팔이나 다리 등과 같이 신체의 움직임이 많은 부위에 장착되어 운동이나 일상생활을 하는 중에 신체의 움직임에 의해 발생하는 압력의 변화를 감지하여 전기적 에너지로 변환한다. 이와 같은 압전소자는 의복에 적용 가능하도록 전도성 고분자 물질과 압전 고분자 물질을 전기방사하여 직물 형태로 구현되거나, 유연성을 갖는 단결정 실리콘 멤브레인 및 PVDF(Poly Vinyl De Fluoride) 등을 이용하여 구현될 수 있고, 또는 MEMS 기술을 이용하여 구현될 수도 있다.Here, as the kinetic energy harvesting element 112 for harvesting the kinetic energy, a piezoelectric element may be used. The piezoelectric element is mounted on a part where a lot of body movements such as an arm or a leg of the body are installed, and detects a change in pressure caused by movement of the body during exercise or daily life, and converts the electric energy into electric energy. Such a piezoelectric device can be realized in the form of a fabric by electrospinning a conductive polymer material and a piezoelectric polymer material so as to be applicable to a garment, or by using a flexible single-crystal silicon membrane and a polyvinylidene fluoride (PVDF) Or may be implemented using MEMS technology.

또한, 상기 열에너지를 수확할 수 있는 수확소자로는 열전소자(thermoelectric element)가 사용될 수 있다. 상기 열전소자는 의류 또는 신체에 장착되어 신체의 온도와 외부의 온도를 검출하고 상기 신체 온도와 상기 외부 온도와의 차이를 전기 에너지로 변환한다.A thermoelectric element may be used as a harvesting element capable of harvesting the thermal energy. The thermoelectric element is mounted on a garment or a body to detect a temperature of the body and an external temperature, and converts a difference between the body temperature and the external temperature into electrical energy.

그리고, 상기 제1 미세전력 생산클러스터(100)에는 상기와 같은 복수의 운동에너지 수확소자(112)와 열에너지 수확소자(114)로부터 각각 수확된 미세전력이 임시로 저장되는 복수의 제1미세전력 임시저장회로(130)가 구비된다. 이때, 상기 운동에너지 수확소자(112) 또는 열에너지 수확소자(114)들로부터 수확되어 상기 각 제1미세전력 임시저장회로(130)에 저장되는 미세전력량은 수십 ㎼ 수준의 미세한 전력량이 된다.The first fine power generation cluster 100 is provided with a plurality of first fine power generation temporary storage units 110 for temporarily storing the harvested fine power from the plurality of kinetic energy harvesting elements 112 and the thermal energy harvesting elements 114, A storage circuit 130 is provided. At this time, the amount of fine power harvested from the kinetic energy harvesting element 112 or the heat energy harvesting elements 114 and stored in each of the first fine power temporary storage circuits 130 becomes a fine power amount of several tens of nanometers.

한편, 제2 미세전력 생산클러스터(200)는 상기 제1 미세전력 생산클러스터(100)에서 수확된 수십 ㎼ 수준의 미세한 전력량을 취합하여 수 ㎽ 단위의 한 단계 더 높은 전력량으로 2차적으로 수집하여 저장되는 부분이다. On the other hand, the second fine power production cluster 200 collects fine power quantities of several tens of kilowatts collected in the first fine power production cluster 100, collects secondarily with a higher power amount of several mW, .

이와 같은 제2 미세전력 생산클러스터(200)에는 스위치의 온/오프(ON/OFF) 동작을 통해 제1 미세전력 생산클러스터(100)에서 제2 미세전력 생산클러스터(200)로 향하는 미세전력의 흐름을 개폐하는 복수의 스위칭 소자(210)가 구비된다. 그리고, 상기 스위칭 소자(210)의 온(ON)시 생성되는 전기적 경로를 통해 들어온 각각의 미세전력이 취합되어 임시로 저장되는 복수의 제2미세전력 임시저장회로(230)가 구비된다.In the second fine power production cluster 200, a flow of fine power from the first fine power production cluster 100 to the second fine power production cluster 200 is performed through the ON / OFF operation of the switch A plurality of switching elements 210 for opening and closing the switching elements 210 are provided. A plurality of second fine power temporary storage circuits 230 are provided for collecting and temporarily storing each fine power received through an electric path generated when the switching element 210 is turned on.

상기 스위칭 소자(210)는 제1 미세전력 생산클러스터(100)의 제1미세전력 임시저장회로(130)에 저장된 미세전력량이 일정수준 이상의 전력량에 도달될 경우 스위치 온(ON) 되어 상기 제1미세전력 임시저장회로(130)와 제2미세전력 임시저장회로(230)를 연결하는 전기적 경로를 형성하고, 상기 제1미세전력 임시저장회로(130)에 저장된 미세전력량이 일정수준 이하일 경우 스위치 오프(OFF) 되어 전기적 경로를 자동적으로 차단하는 스위칭 동작을 수행한다.The switching element 210 is switched on when the amount of fine power stored in the first fine power temporary storage circuit 130 of the first fine power generation cluster 100 reaches a predetermined amount of power or more, The first fine power temporary storage circuit 130 forms an electrical path connecting the power temporary storage circuit 130 and the second fine power temporary storage circuit 230. When the amount of fine power stored in the first fine power temporary storage circuit 130 is less than a predetermined level, OFF) to automatically switch off the electrical path.

그리고, 상기 제2미세전력 임시저장회로(230)는 상기 스위칭 소자(210)의 온(ON)시 상기 복수의 제1미세전력 임시저장회로(130)로부터 전송되는 각각의 미세전력을 취합하여 임시 저장하게 된다. 이때, 상기 복수의 제1미세전력 임시저장회로(130)들로부터 취합되어 상기 제2미세전력 임시저장회로(230)에 저장되는 미세전력량의 수준은 수 ㎽ 수준의 전력량으로 유지된다. When the switching element 210 is turned on, the second fine power temporary storage circuit 230 collects each fine power transmitted from the plurality of first fine power temporary storage circuits 130, . At this time, the level of the minute amount of the power collected from the plurality of first minute power temporary storage circuits 130 and stored in the second minute power temporary storage circuit 230 is maintained at a power level of several mW.

한편, 상기 메인 전력저장소(300)는 주 저장 배터리의 역할을 수행하는 곳으로서, 상기 제2 미세전력 생산클러스터(200)로부터 수집 통합된 수 ㎽ 수준의 미세 전력량을 최종적으로 취합하여 소형 전자기기의 전원으로 실제 활용 가능한 수십 ㎽ 수준의 전력량으로 저장된다.Meanwhile, the main power storage 300 serves as a main storage battery. The main power storage 300 collects ultrapure amounts of several mW levels collected and integrated from the second fine power generation cluster 200, And is stored in a power level of several tens of ㎽ which can be practically used as a power source.

이러한 메인 전력저장소(300)에는 제2 미세전력 임시저장회로(230)에 저장된 미세전력량이 일정수준 이하일 경우 오프(OFF)되고 일정수준 이상에 도달될 경우 온(ON) 되는 선택적인 스위칭 동작을 수행하는 복수의 스위칭 소자(310)가 구비되고, 상기 각 스위칭 소자(310)의 온(ON)시 상기 복수의 제2미세전력 임시저장회로(230)로부터 전송되는 수 ㎽ 단위의 미세전력들이 취합되어 전자기기의 전원으로 활용가능한 수십 ㎽ 단위의 전력량으로 저장되는 메인저장회로(330)가 구비된다.In this main power storage 300, an optional switching operation is performed in which the amount of fine power stored in the second fine power temporary storage circuit 230 is OFF when the amount is less than a predetermined level, A plurality of switching elements 310 are provided and when the switching elements 310 are turned on, the fine powers of several mW units transmitted from the plurality of second fine power temporary storage circuits 230 are collected And a main storage circuit 330 which is stored in a power amount of several tens of mW units that can be used as a power source of the electronic apparatus.

한편, 상기와 같이 제1미세전력 임시저장회로(130)에서 제2미세전력 임시저장회로(230)로, 또는 상기 제2미세전력 임시저장회로(230)에서 메인저장회로(330)로 미세전력의 흐름을 선택적으로 개폐하는 스위칭 소자(210)(310)로는 MEMS(micro electro mechanical systems) 스위치가 사용될 수 있다. 이와 같은 MEMS 스위치는 MEMS 제작공정을 통해 정밀도가 높은 소형의 구조물로 구현이 가능하기 때문에, 소자의 경량화, 고집적화 및 저전력화 등과 같은 우수한 특성을 발휘할 수 있다.As described above, the first micro-power temporary storage circuit 130 to the second micro-power temporary storage circuit 230 or the second micro-power temporary storage circuit 230 to the main storage circuit 330, A micro electro mechanical systems (MEMS) switch may be used as the switching devices 210 and 310 for selectively opening and closing the flow of the gas. Since such a MEMS switch can be realized as a small-sized structure with high precision through the MEMS manufacturing process, excellent characteristics such as light weight, high integration, and low power consumption can be exhibited.

도 3은 본 발명의 클러스터 기반 에너지 수확 시스템에 구비되는 스위칭 소자(210)(310)로 사용되는 MEMS 스위치의 일 예를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 MEMS 스위치의 측면 및 평면 구조를 각각 보여주는 측면도 및 평면도이다. 그리고, 도 5는 도 4에 도시된 MEMS 스위치의 회로구성을 보여주는 회로도이다. FIG. 3 is a perspective view showing an example of a MEMS switch used as a switching device 210 (310) in the cluster-based energy harvesting system of the present invention, FIG. 4 is a side view and a planar view Respectively. As shown in Fig. 5 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the MEMS switch shown in FIG.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 에너지 수확시스템의 스위칭 소자로 사용되는 MEMS 스위치는, 기판(240)과, 기판(240) 위에 수평방향을 따라 일정 간격을 두고 순차적으로 배열 형성되는 소스(source)(250), 게이트(gate)(260), 드레인(drain)(270)과, 기판(240) 표면으로부터 일정 거리 이격되어 상기 기판(240)과 평행하게 배치되며 일측 단부(282)는 상기 소스(250)의 상면부에 고정되어 전기적으로 접속되고, 타측 단부(284)는 상기 드레인(270)의 상부면으로부터 이격된 상부측에 배치되는 탄성 변형이 가능한 캔틸레버(cantileve)(280)를 포함하여 구성된다. 3 to 5, a MEMS switch used as a switching device of the energy harvesting system of the present invention includes a substrate 240, a plurality of source electrodes a gate 260 and a drain 270 and a first end 282 spaced a distance from the surface of the substrate 240 and disposed parallel to the substrate 240. [ The other end 284 is fixed to the upper surface of the source 250 and the other end 284 of the cantilever 280 is elastically deformable and disposed on the upper side spaced apart from the upper surface of the drain 270. .

여기서, 상기 캔틸레버(280)는 게이트(260)에 전압 인가시 발생되는 정전기력에 의해 스프링과 같은 탄성 변형을 하게 되는데, 상기 캔틸레버(280)의 탄성 계수는 캔틸레버의 면적, 영스모듈러스(Young's modulus), 잔류응력, 프와송비(poisson's ratio)에 의해 결정된다. 이와 같은 MEMS 스위치는 도 5의 회로도에서와 같이 회로 내에서 커패시터(capacitor)와 같은 작용을 하게 된다. 즉, 게이트(gate)에서 커패시터로 작용하는 스위치의 온/오프를 통해 소스(source)로부터 들어오는 전류나 신호가 드레인(drain)으로 전달되거나 차단되도록 할 수 있다.The cantilever 280 is elastically deformed by a spring due to an electrostatic force generated when a voltage is applied to the gate 260. The elastic modulus of the cantilever 280 depends on the area of the cantilever, Young's modulus, Residual stress, and poisson's ratio. Such a MEMS switch acts like a capacitor in a circuit as in the circuit diagram of Fig. That is, a current or a signal coming from a source can be transmitted to or blocked from a drain through on / off of a switch acting as a capacitor in a gate.

상기한 구성을 갖는 MEMS 스위치의 작동 메커니즘은, 소스(250)와 게이트(260)에 전류가 인가시 발생되는 정전기력에 의해 캔틸레버(280)가 탄성 변형되면서 드레인(270)의 상부에 위치된 캔틸레버(280)의 단부가 하방으로 이동되어 상기 드레인(270)의 상부면에 접촉됨으로써 전기적 접속이 이루어지고 소스(250)와 드레인(270) 사이에 전기적인 경로를 형성하여 스위치 온(ON) 동작이 구현된다. 그리고, 상기 소스(250)와 게이트(260) 사이에 전류가 인가되지 않으면 드레인(270)의 상부면에 접촉된 캔틸레버(280)의 단부가 분리되어 기판(240)과 평행한 초기 상태로 복원됨으로써 전기적 경로를 차단하는 스위치 오프(OFF) 동작이 구현된다. The operating mechanism of the MEMS switch having the above-described configuration is such that the cantilever 280 is elastically deformed by the electrostatic force generated when the current is applied to the source 250 and the gate 260, 280 are moved downward and contact with the upper surface of the drain 270 to make an electrical connection to form an electrical path between the source 250 and the drain 270 to implement a switch- do. If no current is applied between the source 250 and the gate 260, the end of the cantilever 280 contacting the upper surface of the drain 270 is separated and restored to an initial state parallel to the substrate 240 A switch-off (OFF) operation for interrupting the electrical path is implemented.

이와 같은 상기 MEMS 스위치의 작동 메커니즘을 통해 제1미세전력 임시저장회로(130)나 제2미세전력 임시저장회로(230)에 저장된 미세전력이 일정 수준 이상의 전력량이 될 경우에만 상기 MEMS 스위치가 스위치 온(ON) 되도록 함으로써, 각각의 임시저장회로(130)(230)에 저장된 미세전력이 일정한 수준의 전력량으로 수집될 경우에만 스위칭 동작이 구현되도록 할 수 있다. When the micro-power stored in the first micro-power temporary storage circuit 130 or the second micro-power temporary storage circuit 230 becomes an amount of electric power exceeding a predetermined level through the operation mechanism of the MEMS switch, the MEMS switch is switched on (ON), the switching operation can be implemented only when the fine power stored in each of the temporary storage circuits 130 and 230 is collected at a certain level of the amount of power.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 클러스터 기반 에너지 수확 시스템을 이용한 에너지 수확 방법을 설명하면, 첫 번째 단계로서, 제1 미세전력 생산클러스터(100)에서는 신체 각 부위(팔, 다리 등)에 장착된 복수의 운동에너지 및 열에너지 수확소자(112)(114)를 통해 수확된 미세전력을 이들에 대응하는 각각의 제1 미세전력 임시저장회로(130)에 1차적으로 저장한다. 이때, 상기 운동에너지 수확소자(112) 및 열에너지 수확소자(114)를 통해 획득된 미세전력량은 수십 ㎼ 수준의 미세한 전력량이 된다.The first step of the energy harvesting method using the cluster-based energy harvesting system of the present invention having the above-described configuration will be described. In a first step, the first fine power generation cluster 100 includes a plurality And temporarily stores the minutiae harvested through the heat energy harvesting device 112 (114) in each of the first fine power temporary storage circuits 130 corresponding thereto. At this time, the amount of fine power obtained through the kinetic energy harvesting element 112 and the thermal energy harvesting element 114 becomes a fine power amount of several tens of nanometers.

두 번째 단계로서, 상기 각 신체 부위별 제1미세전력 임시저장회로(130)에 저장된 미세전력의 전력량이 일정수준 이상의 전력량에 도달되면 스위칭 소자(210)가 온(ON)되어 제1 미세전력 생산클러스터(100)의 각 제1미세전력 임시저장회로(130)에 저장된 미세전력이 제2 미세전력 임시저장회로(230)로 전송되어 취합된다. 이와 같이, 상기 스위칭 소자(210)의 선택적인 개폐동작을 통해 신체의 각 부위별 제1미세전력 임시저장회로(130)로부터 전송되는 미세전력을 취합하여 제2 미세전력 임시저장회로(230)에 2차적으로 저장하게 된다. 이때, 상기 각각의 제1미세전력 임시저장회로(130)로부터 취합된 미세전력의 전력량은 수 ㎽ 수준의 전력량이 된다.As a second step, when the amount of power of the micro power stored in the first micro power temporary storage circuit 130 for each body part reaches a predetermined amount of power or more, the switching element 210 is turned on to generate the first micro power The fine power stored in each first fine power temporary storage circuit 130 of the cluster 100 is transferred to the second fine power temporary storage circuit 230 and collected. In this way, the micro-power transmitted from the first micro-power temporary storage circuit 130 for each part of the body is collected through the selective opening / closing operation of the switching element 210, And stored as a secondary. At this time, the amount of power of the fine power collected from each first fine power temporary storage circuit 130 becomes a power amount of several mW.

마지막 단계로서, 상기 제2 미세전력 생산클러스터(200)의 제2 미세전력 임시저장회로(230)에 저장된 전력량이 일정수준 이상의 전력량에 도달되면 스위칭 소자(310)가 온(ON)되어 제2 미세전력 생산클러스터(200)의 각 제2미세전력 임시저장회로(230)에 저장된 미세전력이 취합되어 메인저장회로(330)로 최종적으로 저장된다. 이때, 상기 메인저장회로(330)에 최종적으로 저장되는 전력량은 소형 전자기기의 전원으로 실제 활용 가능한 수십 ㎽ 수준의 전력량이 된다. As a final step, when the amount of power stored in the second fine power temporary storage circuit 230 of the second fine power generation cluster 200 reaches a predetermined amount of power or more, the switching element 310 is turned on, The fine power stored in each second fine power temporary storage circuit 230 of the power generation cluster 200 is collected and finally stored in the main storage circuit 330. [ At this time, the amount of power finally stored in the main storage circuit 330 becomes a power amount of several tens of mW which can be practically used as a power source of a small electronic apparatus.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 에너지 수확 방법에서는 제1 미세전력 생산클러스터(100)-> 제2 미세전력 생산클러스터(200)-> 메인 전력저장소(300)로 이어지는 3단계의 미세전력 수집과정을 통해 실제 활용가능한 전력량으로 취합하는 방법을 제시하였으나, 필요에 따라 3단계 이상의 단계나 이하의 단계로 적절히 가감하여 적용하는 것도 가능하다. In the energy harvesting method of the present invention as described above, a three-step fine power collection process that leads from the first fine power production cluster 100 to the second fine power production cluster 200 to the main power store 300 However, it is also possible to apply the method to three or more stages or to the following stages as needed.

상술한 바와 같이, 본 발명은 신체 부위별 개별 에너지 수확 소자에서 획득된 미세전력을 개별 클러스터에 임시 저장한 후, 저장된 미세전력이 일정 수준 이상의 전력량에 도달될 경우 스위칭 소자의 동작을 통해 다음 단계의 개별 클러스터로 전송되어 취합된 다음 최종 단계의 메인 저장소에 실제 사용가능한 전력량으로 취합되어 저장되도록 함으로써, 기존과 같이 주위에 소산되는 미세전력을 클러스터 단계별로 효율적으로 관리 및 저장할 수 있고, 특히, 신체의 체열이나 움직일 때 발생하는 열과 같은 아주 미세한 에너지도 실제 활용가능한 적정 수준의 에너지로 변환시켜 사용 가능하게 만들 수 있기 때문에 에너지 사용효율을 높일 수 있다. 이와 같은 본 발명의 에너지 수확 시스템을 이용하게 되면, 의복형 컴퓨터, 스마트 의복, 휴대용 전자기기 등의 전원공급 수단으로 효과적으로 사용할 수 있다.As described above, according to the present invention, fine power obtained in individual energy harvesting elements for individual body parts is temporarily stored in an individual cluster, and when the stored minute power reaches a power amount exceeding a certain level, It is possible to effectively manage and store the minute power dissipated in the surroundings as in the prior art by efficiently collecting and storing the electric power that is actually used in the main storage of the final stage, Energy can be used more efficiently because very fine energy such as heat generated by heating or moving can be converted into an appropriate level of energy that can be actually utilized. The use of the energy harvesting system of the present invention can effectively be used as a power supply means for a garment type computer, a smart garment, and a portable electronic device.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the embodiments set forth herein. Will be possible.

100 : 제1 미세전력 생산클러스터 110 : 에너지 수확소자
112 : 운동에너지 수확소자 114 : 열에너지 수확소자
130 : 제1미세전력 임시저장회로 200 : 제2 미세전력 생산클러스터
210,310 : 스위칭 소자 230 : 제2미세전력 임시저장회로
240 : 기판 250 : 소스(source)
260 : 게이트(gate) 270 : 드레인(drain)
280 : 캔틸레버 300 : 메인 전력저장소
330 : 메인저장회로100: first fine power production cluster 110: energy harvesting element
112: kinetic energy harvesting element 114: heat energy harvesting element
130: first fine power temporary storage circuit 200: second fine power production cluster
210, 310: switching element 230: second fine power temporary storage circuit
240: substrate 250: source,
260: gate 270: drain (drain)
280: Cantilever 300: Main power storage
330: main storage circuit

Claims (10)

복수의 에너지 수확소자를 통해 수확된 미세전력이 1차적으로 수집되는 제1 미세전력 생산클러스터;
상기 제1 미세전력 생산클러스터로부터 수집된 미세전력이 취합되어 한 단계 더 높은 전력량을 갖는 미세전력으로 2차적으로 수집되는 제2 미세전력 생산클러스터; 및
상기 제2 미세전력 생산클러스터로부터 수집된 미세전력이 취합되어 저장되는 메인 전력저장소;를 포함하되,
제1 미세전력 생산클러스터는,
운동에너지 및 열에너지를 수확하는 복수의 운동에너지 및 열에너지 수확소자와;
상기 운동에너지 및 열에너지 수확소자들로부터 수확된 미세전력이 임시로 저장되는 복수의 제1미세전력 임시저장회로;를 포함한 것을 특징으로 하는 에너지 수확 시스템
A first fine power generation cluster in which the harvested fine power is primarily collected through a plurality of energy harvesting elements;
A second fine power generation cluster in which fine power collected from the first fine power generation cluster is collected and is secondarily collected with fine power having a higher power amount; And
And a main power store in which fine power collected from the second fine power generation cluster is collected and stored,
The first fine power production cluster comprises:
A plurality of kinetic energy and heat energy harvesting elements for harvesting kinetic energy and heat energy;
And a plurality of first fine power temporary storage circuits in which fine energy harvested from the kinetic energy and thermal energy harvesting elements is temporarily stored.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제2 미세전력 생산클러스터는,
상기 각 제1미세전력 임시저장회로에 저장된 미세전력량이 일정수준 이상일 경우 스위치 온(ON)되어 전기적 경로를 형성하고, 미세전력량이 일정수준 이하일 경우 통해 스위치 오프(OFF)되어 전기적 경로를 차단하는 복수의 스위칭 소자와;
상기 각 스위칭 소자의 온(ON)시 상기 각 제1미세전력 임시저장회로에서 전송되는 각 미세전력이 취합되어 임시 저장되는 복수의 제2 미세전력 임시저장회로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 수확 시스템
2. The cluster according to claim 1,
The first micro-power temporary storage circuit is turned on when the amount of fine power stored in the first micro-power temporary storage circuit is higher than a predetermined level to form an electrical path, and when the amount of fine power is less than a predetermined level, A switching element;
And a plurality of second fine power temporary storage circuits in which each fine power transmitted from each of the first fine power temporary storage circuits is collected and temporarily stored when each of the switching elements is turned on. Harvesting system
제3항에 있어서, 상기 메인 전력저장소는,
상기 각 제2 미세전력 임시저장회로 저장된 미세전력량이 일정수준 이하일 경우 오프(OFF)되고 일정수준 이상일 경우 온(ON)되는 선택적인 스위칭 동작을 수행하는 복수의 스위칭 소자와;
상기 각 스위칭 소자의 온(ON)시 상기 각 제2미세전력 임시저장회로에서 전송되는 각 미세전력이 취합되어 저장되는 메인저장회로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 수확 시스템
4. The system of claim 3,
A plurality of switching elements for performing a selective switching operation in which the amount of minute power stored in each of the second fine power temporary storage circuits is OFF when the amount is less than a predetermined level and ON when the amount is more than a predetermined level;
And a main storage circuit for collecting and storing each fine power transmitted from each of the second fine power temporary storage circuits when each switching element is turned on.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 MEMS 스위치인 것을 특징으로 하는 에너지 수확 시스템
5. An energy harvesting system according to claim 3 or 4, characterized in that the switching element is a MEMS switch
제5항에 있어서, 상기 MEMS 스위치는,
기판과;
상기 기판 위에 수평방향을 따라 일정 간격을 두고서 순차적으로 배열되는 소스(source), 게이트(gate), 드레인(drain)과;
일측이 상기 소스의 상면에 고정되어 전기적으로 접속되고, 타측이 상기 드레인의 상면에 접촉 또는 분리되는 캔틸레버(cantileve);를 포함하여 구성되며,
상기 소스와 게이트에 전류 인가시 발생되는 정전기력에 의해 상기 캔틸레버가 탄성 변형되며 상기 드레인과 접촉됨으로써 상기 소스와 드레인 사이의 전기 경로를 형성하여 스위치 동작이 구현되도록 한 것을 특징으로 하는 에너지 수확 시스템
6. The MEMS switch of claim 5,
Claims [1]
A source, a gate, and a drain sequentially arranged at regular intervals along the horizontal direction on the substrate;
And a cantilever having one side fixed to and electrically connected to the upper surface of the source and the other side contacting or being separated from the upper surface of the drain,
Wherein the cantilever is elastically deformed by an electrostatic force generated when a current is applied to the source and the gate and is brought into contact with the drain so that an electric path is formed between the source and the drain to realize a switching operation.
제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 기재된 에너지 수확 시스템을 적용한 스마트 의복.
A smart garment to which the energy harvesting system of any one of claims 1, 3, or 4 is applied.
제1항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 기재된 에너지 수확 시스템을 적용한 휴대용 전자기기의 전원공급장치.
A power supply apparatus for a portable electronic apparatus to which the energy harvesting system according to any one of claims 1, 3, and 4 is applied.
(a) 복수의 운동에너지 및 열에너지 수확소자를 통해 수확된 미세전력을 복수의 제1 미세전력 임시저장회로에 1차적으로 임시 저장하는 단계와;
(b) 상기 각 제1미세전력 임시저장회로에 저장된 미세전력량이 일정수준 이상일 경우 스위치 온(ON)되어 상기 각 제1미세전력 임시저장회로로부터 전송되는 미세전력을 취합하여 복수의 제2 미세전력 임시저장회로에 2차적으로 임시 저장하는 단계와;
(c) 상기 각 제2 미세전력 임시저장회로 저장된 미세전력량이 일정수준 이상일 경우 스위치 온(ON)되어 상기 각 제2미세전력 임시저장회로로부터 전송되는 미세전력을 취합하여 메인저장회로에 최종적으로 저장하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 수확 방법
(a) temporarily storing, in a plurality of first fine power temporary storage circuits, fine power harvested through a plurality of kinetic energy and heat energy harvesting elements;
(b) when the amount of fine power stored in each of the first fine power temporary storage circuits is higher than a predetermined level, the second fine power temporary storage circuit is switched on to collect the fine power transmitted from each first fine power temporary storage circuit, Temporarily storing in a temporary storage circuit;
(c) when the amount of fine power stored in each of the second fine power temporary storage circuits is greater than a predetermined level, the fine power is turned on to collect the fine power transmitted from each second fine power temporary storage circuit and finally store ≪ RTI ID = 0.0 >
제9항에 있어서, 상기 (b)단계와 (c)단계에서 제1미세전력 임시저장회로 및 제2미세전력 임시저장회로에 저장된 미세전력의 흐름을 제어하기 위한 온/오프(ON/OFF) 스위칭 소자로서 MEMS 스위치가 채용되는 것을 특징으로 하는 에너지 수확 방법
10. The method of claim 9, wherein the step (b) and the step (c) comprise the steps of ON / OFF for controlling the flow of fine power stored in the first micro power temporary storage circuit and the second micro power temporary storage circuit, Characterized in that a MEMS switch is employed as a switching element
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102634859B1 (en) * 2015-11-06 2024-02-08 엘지전자 주식회사 Apparatus for combining power, apparatus for controlling power and electric/electronic apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110021688A (en) * 2009-08-25 2011-03-04 주식회사 네트웍텔레콤 Apparatus and method for gathering wireless power and controlling method thereof and apparatus of wide-band broadcasting signal

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8552597B2 (en) * 2006-03-31 2013-10-08 Siemens Corporation Passive RF energy harvesting scheme for wireless sensor
KR20100138399A (en) * 2009-06-25 2010-12-31 한국과학기술원 Electricity condensing unit for use in sonic energy absorbing system
KR101216425B1 (en) * 2010-04-02 2012-12-28 연세대학교 산학협력단 Energy harvesting system using the temperature difference of human-environment relations
KR101187312B1 (en) * 2010-12-28 2012-10-02 한국세라믹기술원 Piezoelectric harverster of microelectromechanical system type

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110021688A (en) * 2009-08-25 2011-03-04 주식회사 네트웍텔레콤 Apparatus and method for gathering wireless power and controlling method thereof and apparatus of wide-band broadcasting signal

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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김용준,"인체의 물리적 에너지 이용해 전력 생산한다", 과학과 기술, 미래융합기술 컬럼, 66~69쪽(2011.10.) *
김용준,"인체의 물리적 에너지 이용해 전력 생산한다", 과학과 기술, 미래융합기술 컬럼, 66~69쪽(2011.10.)*

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