KR101263343B1 - 정전방식 에너지 수집 장치 - Google Patents

정전방식 에너지 수집 장치 Download PDF

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황보람
임재환
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한국산업기술대학교산학협력단
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Abstract

정류기를 사용하지 않고 일정 전압 이상의 출력을 생성하는 정전방식의 에너지 수집 장치에 관한 것이다. 본 발명은 정전방식 에너지 수집 장치에 있어서, 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부; 상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부; 및 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 정류회로 없이 변화가 적은 출력전압을 생성할 수 있다. 따라서, 정전방식 에너지 수집 장치에 정류회로를 구비할 필요가 없으므로, 시스템 구성을 간소화, 사이즈 감소, 전력 소모 감소가 가능해진다.

Description

정전방식 에너지 수집 장치{ELECTROSTATIC ENERGY HARVESTING DEVICE}
본 발명은 외부 진동을 전기 에너지로 변환하는 정전방식 에너지 수집 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정류기를 사용하지 않고 일정 전압 이상의 출력을 생성하는 정전방식의 멤즈 에너지 수집 장치에 관한 것이다.
정전방식 에너지 수집 장치는 외부에서 가해지는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 외부 진동이 가해지면 정전방식 에너지 수집 장치의 축전기를 구성하는 두 평행판의 위치가 변화되며, 평행판의 위치 변화에 의해 정전용량이 변하게 된다. 정전방식 에너지 수집 장치는 이러한 정전용량 변화를 이용하여 진동 에너지를 전기 에너지로 변환한다.
도 1은 종래기술에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 것으로서, 외부 진동에 의한 평행판의 움직임을 나타내는 평면도이다.
도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 정전방식 에너지 수집 장치는 고정 평행판(11A, 11B) 및 이동 평행판(12)을 구비한다. 여기서, 고정 평행판(11A, 11B)은 소정 간격으로 평행하게 배열되며, 이동 평행판(12)은 고정 평행판(11A, 11B)과 엇갈려 배열된다. 즉, 고정 평행판(11A, 11B) 및 이동 평행판(12)은 인-플레인 오버랩(in-plane) 형태로 배열된다.
일반적으로 외부 진동은 일정 진폭으로 반복되는 교류 형태의 파형을 갖는다. 따라서, 정전방식 에너지 수집 장치에 외부 진동이 가해지면, 이동 평행판(12)이 y축 방향으로 왕복 운동을 하게 되며, 그에 따라, 고정 평행판(11A, 11B)과 이동 평행판(12)이 오버랩되는 면적이 변화된다. 이러한 오버랩 면적의 변화는 고정 평행판(11A, 11B)과 이동 평행판(12) 간의 정전 용량을 변화시키고, 이는 고정 평행판(11A, 11B)과 이동 평행판(12) 간의 전압을 변화시키게 된다.
따라서, 정전방식 에너지 수집 장치는 고정 평행판(11A, 11B)과 이동 평행판(12) 간의 전압을 출력함으로써, 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있으며, 출력전압은 외부 진동과 유사한 형태, 즉, 최소값과 최대값이 주기적으로 반복되는 교류 형태를 갖게 된다.
도 2a 내지 도 2d는 종래기술에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2a는 시간에 따른 이동 평행판(12)의 위치 변화를 나타내는 그래프로서, x축은 시간(t)을 나타내고 y축은 위치 변화(Δy)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 외부 진동에 의해 이동 평행판(12)이 y축 방향으로 왕복 운동을 한다.
도 2b는 고정 평행판(11A,11B)과 이동 평행판(12) 간의 정전용량 변화를 나타내는 그래프로서, x축은 시간(t)을 나타내고 y축은 정전용량 변화(ΔC)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 고정 평행판(11A,11B)과 이동 평행판(12)의 오버랩 면적이 최소일 때 정전용량은 최소값을 갖고, 고정 평행판(11A,11B)과 이동 평행판(12)의 오버랩 면적이 최대일 때 정전용량은 최대값을 갖는다. 즉, 이동 평행판(12)의 위치 변화(Δy)와 정전용량 변화(ΔC)는 서로 비례함을 알 수 있다.
도 2c는 고정 평행판(11A,11B)과 이동 평행판(12) 간의 정전용량 변화(ΔC)에 따른 전압 변화(ΔV)를 나타내는 그래프로서, x축은 시간(t)을 나타내고 y축은 전압 변화(ΔV)를 나타낸다.
고정 평행판(11A,11B)과 이동 평행판(12) 간의 전압 변화(ΔV)는 하기의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다. 여기서, C(y)는 고정 평행판(11A,11B)과 이동 평행판(12) 간의 정전용량을 나타내고, Cp는 기생 정전용량을 나타내고, Q는 고정 평행판(11A,11B) 및 이동 평행판(12)에 충전된 전하의 양을 나타내고, V는 고정 평행판(11A,11B)과 이동 평행판(12) 간의 전압을 나타낸다.
Figure 112011030897823-pat00001
Figure 112011030897823-pat00002
도 2d는 정류 회로를 이용하여 교류에서 직류로 변환된 전압 변화(ΔV')를 나타내는 그래프로서, x축은 시간(t)을 나타내고 y축은 전압 변화(ΔV')를 나타낸다.
일반적으로 전기 에너지를 사용하는 센서 및 회로들은 직류전원을 이용한다. 그런데, 정전방식 에너지 수집 장치의 출력전압은 교류 형태를 가지므로 이를 직류로 변환시킬 필요가 있다. 따라서, 종래의 정전방식 에너지 수집 장치는 정류 회로를 사용하여 교류 형태의 전압 변화(ΔV)를 직류 형태의 전압 변화(ΔV')로 변환시킨 후에 출력한다.
그런데, 정류 회로는 다이오드와 축전기를 조합하여 구성되기 때문에, 상당히 넓은 면적이 요구된다. 따라서, 정전방식 에너지 수집 장치에 정류 회로를 포함시킬 경우, 전체 시스템이 복잡해지고 전력 소모가 증가하는 문제점이 유발된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 정류 회로 없이 일정 전압 이상의 출력 생성하는 정전방식의 에너지 수집 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 제안된 본 발명은 정전방식 에너지 수집 장치에 있어서, 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부; 상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부; 및 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 외부의 진동에 의한 정전용량 변화를 이용하여 서로 다른 위상을 갖는 제1, 제2 출력전압을 형성한 후 이들을 더하여 일정 전압 이상의 제3 출력전압을 생성한다. 따라서, 정류회로 없이 변화가 적은 출력전압을 생성하는 정전방식 에너지 수집 장치를 제공할 수 있다. 특히, 정류회로를 구비할 필요가 없으므로, 시스템 구성이 간단하고 크기가 작으며 전력 소모가 적은 정전방식 에너지 수집 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 외부 진동에 의한 평행판의 움직임을 나타내는 평면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 종래기술에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 동작을 설명하기 위한 평면도 및 측면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치는 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부, 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부 및 제1 출력전압과 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부를 포함한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치는 서로 다른 위상을 갖는 제1, 제2 출력전압을 형성한 후 이들을 더하여 일정 전압 이상의 제3 출력전압을 생성할 수 있다. 즉, 정류회로 없이 변화가 적은 출력전압을 생성할 수 있다.
여기서, 제1 에너지 수집부 및 제2 에너지 수집부는 +Q 전하가 충전된 고정 평행판 및 -Q 전하가 충전된 이동 평행판을 포함한다. 따라서, 외부의 진동에 의해 이동 평행판이 진동하면, 고정 평행판과 이동 평행판이 오버랩되는 면적이 변화되거나 이동 평행판과 기판 간의 거리가 변화되어 정전 용량이 변화되고, 제1 에너지 수집부 및 제2 에너지 수집부는 정전 용량 변화에 따라 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 생성한다. 이러한 제1 출력전압 및 제2 출력전압은 서로 다른 위상을 가지므로, 이들을 합하면 정류회로 없이도 변화가 적은 제3 출력전압을 생성할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본원발명의 제1 내지 제6 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구조 및 동작 원리를 설명하도록 한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(30)는 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)를 포함하며, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)는 미러 타입으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
제1 에너지 수집부(①)는 기판(31) 상에 고정된 제1 지지대(32)를 포함한다. 제1 지지대(32)는 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 기판(31)과 제1 지지대(32) 사이에 절연막(38)이 개재될 수 있다. 여기서, 절연막(38)은 기판(31)과 제1 지지대(32)를 전기적으로 절연시키는 역할을 한다.
제1 에너지 수집부(①)는 기판(31) 상에 제1 지지대(32)와 이격되어 형성된 진동체(33)를 포함한다. 진동체(33)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 진동체(33)는 두 개의 제2 지지대(36) 사이에 위치되며 탄성체(37)를 통해 양측의 제2 지지대(36)와 연결된다. 일 예로, 탄성체(37)는 스프링일 수 있다.
여기서, 진동체(33)는 정전방식 에너지 수집 장치(30)에 가해지는 외부 진동에 따라 기판(31)의 표면과 평행한 방향으로 진동된다. 제1 실시예에서는 기판(31)의 표면과 평행하게 y축 방향으로 진동체(33)가 진동된다. 기판(31)과 제2 지지대(36) 사이에 절연막(39)이 개재될 수 있으며, 절연막(39)은 기판(31)과 제2 지지대(36)를 전기적으로 절연시키는 역할을 한다.
제1 에너지 수집부(①)는 제1 지지대(32)에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판(35)을 포함한다. 제1 평행판(35)은 도전성 물질로 형성되며, 복수개의 제1 평행판(35)이 소정 간격으로 평행하게 배열되어 진동체(33) 방향으로 돌출되어 고정된다.
제1 에너지 수집부(①)는 진동체(33)에 고정되며, 제1 평행판(35)과 엇갈리게 배열되어 외부의 진동에 따라 제1 평행판(35)과 오버랩되는 적어도 하나의 제2 평행판(34)을 포함한다. 제2 평행판(34)은 도전성 물질로 형성되며, 복수개의 제2 평행판(34)이 소정 간격으로 평행하게 배열되어 제1 지지대(32) 방향으로 돌출되어 고정된다.
제2 에너지 수집부(②)는 앞서 설명한 제1 에너지 수집부(①)와 동일한 구조를 가지며, 제1 에너지 수집부(①)와 미러 타입으로 배열된다. 예를 들어, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)의 진동체(33)가 인접하게 배열되고, 제1 지지대(32)는 서로 멀리 떨어지게 배열되도록 x축을 기준으로 미러 타입으로 배열될 수 있다.
전술한 바와 같은 구조에 따르면, 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 제1 평행판(35)과 제2 평행판(34) 간의 전압 차이를 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)으로 각각 생성한다. 따라서, 서로 다른 위상을 갖는 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)을 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 동작을 설명하기 위한 평면도로서, 설명의 편의를 위해 제1 지지대, 제1 평행판, 진동체 및 제2 평행판만을 도시하고 그 외의 구성 요소들은 생략하였다.
앞서 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)는 미러 타입으로 배열되며, 제1 지지대(32)는 고정된 상태에서 진동체(33)가 y축 방향으로 진동하여 제1 평행판(35)과 제2 평행판(34)의 오버랩 면적이 변하게 된다.
여기서, 제1 에너지 수집부(①)의 제1 평행판(35)은 y축의 -방향으로 돌출되는 반면, 제2 에너지 수집부(②)의 제2 평행판(34)은 y축의 +방향으로 돌출되도록 형성된다. 따라서, 제1 에너지 수집부(①)에서의 오버랩 면적이 증가하면 제2 에너지 수집부(②)에서의 오버랩 면적은 감소된다. 또한, 제1 에너지 수집부(①)에서의 오버랩 면적이 감소하면 제2 에너지 수집부(②)에서의 오버랩 면적은 증가된다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5a는 시간에 따른 제2 평행판(34)의 위치 변화를 나타내는 그래프로서, x축은 시간을 나타내고 y축은 위치 변화(Δy)를 나타낸다. 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)는 동일한 외부 진동에 의해 진동하므로, 제2 평행판(34)의 위치 변화(Δy)는 동일하다.
도 5b 및 도 5c는 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)의 정전용량(C1,C2)을 각각 나타내는 그래프로서, x축은 시간을 나타내고 y축은 정전용량(C1,C2)을 나타낸다.
제2 평행판(34)의 진동에 의한 정전용량 변화(ΔC)는 하기의 수학식 3 및 수학식 4를 이용하여 산출할 수 있다. 여기서, A는 제1 평행판(35)과 제2 평행판(34)이 오버랩된 면적을 나타내고, d는 제1 평행판(35)과 제2 평행판(34) 간의 거리를 나타내고, ε는 공기의 유전율을 나타내고, C는 제1 평행판(35)과 제2 평행판(34)으로 이루어진 축전기의 정전용량을 나타낸다. 또한, ΔC는 오버랩된 면적의 변화에 따른 정전용량의 변화를 나타내고, ΔA는 진동에 의한 오버랩 면적 변화를 나타낸다.
Figure 112011030897823-pat00003
Figure 112011030897823-pat00004
도 5d 및 도 5e는 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)에서 각각 생성되는 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)을 나타내는 그래프로서, x축은 시간을 나타내고 y축은 출력전압(V1, V2)을 나타낸다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치를 구동하기에 앞서, 장치에 외부 전원을 연결하여 제1 평행판(35)에 +Q 전하를 충전하고, 제2 평행판(34)에 -Q 전하를 충전한다. 물론, 제1 평행판(35)에 -Q 전하를 충전하고, 제2 평행판(34)에 +Q 전하를 충전하는 것 또한 가능하다. 이어서, 충전이 완료되면 전원을 제거하여 제1 평행판(35) 및 제2 평행판(34)에 충전된 전하량을 일정하게 유지시킨다. 따라서, 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)은 하기의 수학식 5를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112011030897823-pat00005
즉, 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 반복적인 전압 변화를 이용하여 전기 에너지를 생성한다. 특히, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)는 미러 타입으로 형성되어 있으므로, 제1 출력전압(V1)과 제2 출력전압(V2)은 180도의 위상 차이를 갖는다.
도 5f는 출력부에 의해 생성된 제3 출력전압을 나타내는 그래프로서, x축은 시간을 나타내고 y축은 제3 출력전압을 나타낸다.
앞서 설명한 바와 같이, 출력부는 제1 출력전압(V1)과 제2 출력전압(V2)을 더하여 제3 출력전압(V3)을 형성한다. 여기서, 제1 출력전압(V1)과 제2 출력전압(V2)은 180도의 위상 차이를 가지므로 이들을 더하면 1 이상의 변화가 적은 제3 출력전압(V3)을 얻을 수 있다.
즉, 종래와 같이 하나의 에너지 수집부에 의해 생성된 출력전압만을 이용할 경우, 출력전압의 최대값과 최소값이 60% 이상의 차이를 갖는 변화가 큰 출력전압을 얻게 되지만, 본 발명과 같이 반대의 위상을 갖는 제1 출력전압과 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 경우에는 최대값과 최소값이 30% 이하의 차이를 갖는 출력전압을 생성할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다. 앞서 제1 실시예에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하여 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(40)는 기판(41) 상에 고정된 제1 지지대(42)를 포함한다. 기판(41)과 제1 지지대(42) 사이에 절연막(48)이 개재될 수 있다.
정전방식 에너지 수집 장치(40)는 기판(41) 상에 제1 지지대(42)와 이격되어 형성된 진동체(43)를 포함한다. 진동체(43)는 두 개의 제2 지지대(46) 사이에 위치되며 탄성체(47)를 통해 양측의 제2 지지대(46)와 연결된다. 여기서, 진동체(43)는 정전방식 에너지 수집 장치(40)에 가해지는 외부 진동에 따라 기판(41)의 표면과 수직한 방향, 즉, Z축 방향으로 진동된다. 또한, 기판(41)과 제2 지지대(46) 사이에 절연막(49)이 개재될 수 있다.
정전방식 에너지 수집 장치(40)는 제1 지지대(42)에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판(45)을 포함한다. 또한, 정전방식 에너지 수집 장치(40)는 진동체(43)에 고정되며 제1 평행판(45)과 엇갈리게 배열되어 외부의 진동에 따라 제1 평행판(45)과 오버랩되는 적어도 하나의 제2 평행판(44)을 포함한다.
전술한 바와 같은 구조에 따르면, 제1 에너지 수집부(①)는 제1 평행판(45)과 제2 평행판(44) 간의 전압 차이를 제1 출력전압(V1)으로 생성하고, 제2 에너지 수집부(②)는 제2 평행판(44)과 기판(41) 간의 전압 차이를 제2 출력전압(V2)으로 생성한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 동작을 설명하기 위한 평면도 및 측면도이다.
앞서 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한 바와 같이, 외부로부터 진동이 가해지면 진동체(43)는 기판(41)의 표면으로부터 수직한 방향, 즉, z축 방향으로 진동하여 제1 평행판(45)과 제2 평행판(44)의 오버랩 면적이 변하게 된다. 이때, 제2 평행판(44)과 기판(41) 간의 간격 또한 변하게 된다.
따라서, 제1 평행판(45)과 제2 평행판(44)의 오버랩 면적이 증가하면 제2 평행판(44)과 기판(41) 간의 간격이 증가된다. 또한, 제1 평행판(45)과 제2 평행판(44)의 오버랩 면적이 감소하면 제2 평행판(44)과 기판(41) 간의 간격이 감소된다.
결국, 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 반대의 위상을 갖는 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)을 각각 생성할 수 있다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8a는 시간에 따른 제2 평행판(44)의 위치 변화를 나타내는 그래프로서, x축은 시간을 나타내고 y축은 위치 변화(Δz)를 나타낸다. 제2 평행판(44)은 외부 진동에 의해 z축 방향으로 진동하며 왕복 운동을 한다.
도 8b 및 도 8c는 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)의 정전용량(C1,C2)을 각각 나타내는 그래프로서, x축은 시간을 나타내고 y축은 정전용량(C1,C2)을 나타낸다.
제1 평행판(45)과 제2 평행판(44) 간의 정전 용량(C1)이 증가하면 제2 평행판(44)과 기판(41) 간의 정전용량(C2)은 감소한다. 또한, 제1 평행판(45)과 제2 평행판(44) 간의 정전 용량(C1)이 감소하면 제2 평행판(44)과 기판(41) 간의 정전용량(C2)은 증가한다.
도 8d 및 도 8e는 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)에서 각각 생성되는 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)을 나타내는 그래프로서, x축은 시간을 나타내고 y축은 출력전압(V1, V2)을 나타낸다. 여기서, 제1 출력전압(V1)과 제2 출력전압(V2)은 180도의 위상 차이를 갖는다.
도 8f는 출력부에 의해 생성된 제3 출력전압을 나타내는 그래프로서, x축은 시간을 나타내고 y축은 제3 출력전압을 나타낸다. 반대의 위상을 갖는 제1 출력전압(V1)과 제2 출력전압(V2)을 더하여 제3 출력전압(V3)을 형성하므로, 1 이상의 변화가 적은 제3 출력전압(V3)을 얻을 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다. 앞서 제1, 제2 실시예에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하여 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(50)는 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)를 포함하며, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)는 기판(51)의 제1면 및 제2면에 미러 타입으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
제1 에너지 수집부(①)는 기판(51)의 제1면 상에 고정된 제1 지지대(52)를 포함한다. 기판(51)과 제1 지지대(52) 사이에 절연막(58)이 개재될 수 있다.
제1 에너지 수집부(①)는 기판(51)의 제1면 상에 제1 지지대(52)와 이격되어 형성된 진동체(53)를 포함한다. 진동체(53)는 두 개의 제2 지지대(56) 사이에 위치되며 탄성체(57)를 통해 양측의 제2 지지대(56)와 연결된다. 여기서, 진동체(53)는 정전방식 에너지 수집 장치(50)에 가해지는 외부 진동에 따라 기판(51)의 제1면과 수직한 방향, 즉, z축 방향으로 진동된다. 기판(51)과 제2 지지대(56) 사이에 절연막(59)이 개재될 수 있다.
제1 에너지 수집부(①)는 제1 지지대(52)에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판(55)을 포함한다.
제1 에너지 수집부(①)는 진동체(53)에 고정되며, 제1 평행판(55)과 엇갈리게 배열되어 외부의 진동에 따라 제1 평행판(55)과 오버랩되는 적어도 하나의 제2 평행판(54)을 포함한다.
제2 에너지 수집부(②)는 기판(51)의 제2면 상에 형성되며 앞서 설명한 제1 에너지 수집부(①)와 동일한 구조를 갖되 제1 에너지 수집부(①)와 미러 타입으로 배열된다. 즉, 기판(51)의 앞, 뒷면에 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)가 각각 형성된다.
전술한 바와 같은 구조에 따르면, 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 제1 평행판(55)과 제2 평행판(54) 간의 전압 차이를 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)으로 각각 생성한다. 여기서, 제1 에너지 수집부(①)의 오버랩 면적 증가시 제2 에너지 수집부(②)의 오버랩 면적은 감소한다. 또한, 제1 에너지 수집부(①)의 오버랩 면적 감소시 제2 에너지 수집부(②)의 오버랩 면적은 증가한다. 따라서, 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 서로 다른 위상을 갖는 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)을 생성할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다. 앞서 제1 내지 제3 실시예에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하여 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(50)는 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)를 포함하며, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)는 기판(51)의 제1면 및 제2면에 미러 타입으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
제1 에너지 수집부(①)는 제1면 상에 형성된 진동체(63)를 포함한다. 진동체(63)는 두 개의 지지대(66) 사이에 위치되며 탄성체(67)를 통해 양측의 지지대(66)와 연결된다. 여기서, 진동체(63)는 정전방식 에너지 수집 장치(60)에 가해지는 외부 진동에 따라 기판(61)의 제1면과 수직한 방향, z 방향으로 진동된다. 기판(61)과 지지대(66) 사이에 절연막(69)이 개재될 수 있다.
제1 에너지 수집부(①)는 진동체(63)에 고정된 적어도 하나의 평행판(64)을 포함한다. 평행판(64)은 직사각형의 형태를 갖는 소정 두께의 도전판일 수 있으며, 기판(61)과 평행하게 배치된다. 본 도면에서는 평행판(64)이 기판(61)에 수직하게 배치된 경우를 도시하였으나, 평행판(64)을 기판(61)에 평행하게 배치시키는 것 또한 가능하다. 평행판(64)을 기판(61)에 평행하게 배치시키는 경우, 기판(61)에 수직하게 배치시키는 경우에 비해 기판(61)과 마주하는 평행판(64)의 면적을 증가시켜 정전용량을 증가시킬 수 있다.
제2 에너지 수집부(②)는 기판(61)의 제2면 상에 형성되며 앞서 설명한 제1 에너지 수집부(①)와 동일한 구조를 갖되 제1 에너지 수집부(①)와 미러 타입으로 배열된다.
전술한 바와 같은 구조에 따르면, 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 평행판(64)과 기판(61) 간의 전압 차이를 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)으로 각각 생성한다.
여기서, 제1 에너지 수집부(①)의 평행판(64)과 기판(61) 간의 거리 차이가 증가하면 제2 에너지 수집부(②)의 평행판(64)과 기판(61) 간의 거리 차이는 감소하고, 제1 에너지 수집부(①)의 평행판(64)과 기판(61) 간의 거리 차이가 감소하면 제2 에너지 수집부(②)의 평행판(64)과 기판(61) 간의 거리 차이는 증가한다. 따라서, 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 서로 다른 위상을 갖는 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)을 생성할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제5 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도 및 측면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(70)는 기판(71) 상에 적층된 제1 지지대(72A) 및 제2 지지대(72B)를 포함한다. 기판(71)과 제1 지지대(72A) 사이 및 제1 지지대(72A)와 제2 지지대(72B) 사이에 절연막(78)이 개재될 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(70)는 기판(71) 상에 제1 지지대(72A) 및 제2 지지대(72B)와 이격되어 형성된 진동체(73)를 포함한다. 진동체(73)는 두 개의 제3 지지대(76) 사이에 위치되며 탄성체(77)를 통해 양측의 제3 지지대(76)와 연결된다. 여기서, 진동체(73)는 정전방식 에너지 수집 장치(70)에 가해지는 외부 진동에 따라 기판(71)의 표면과 수직한 방향, 즉, z 방향으로 진동된다. 기판(71)과 제3 지지대(76) 사이에 절연막(79)이 개재될 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(70)는 제1 지지대(72A)에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판(75A) 및 제2 지지대(72B)에 고정된 적어도 하나의 제2 평행판(75B)을 포함한다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(70)는 진동체(73)에 고정되며, 제1 평행판(75A) 및 제2 평행판(75B)과 엇갈리게 배열되어 외부의 진동에 따라 제1 평행판(75A) 또는 제2 평행판(75B)과 오버랩되는 적어도 하나의 제3 평행판(74)을 포함한다.
이와 같은 구조를 갖는 정전방식 에너지 수집 장치(70)의 제1 에너지 수집부(①)는 제1 평행판(75A)과 제3 평행판(74) 간의 전압 차이를 제1 출력 전압으로 생성하고, 제2 에너지 수집부(②)는 제2 평행판(75B)과 제3 평행판(74) 간의 전압 차이를 제2 출력 전압으로 생성한다.
여기서, 제1 평행판(75A)과 제3 평행판(74) 간의 오버랩 면적이 증가하면 제2 평행판(75B)과 제3 평행판(74) 간의 오버랩 면적은 감소한다. 또한, 제1 평행판(75A)과 제3 평행판(74) 간의 오버랩 면적이 감소하면 제2 평행판(75B)과 제3 평행판(74) 간의 오버랩 면적은 증가한다. 따라서, 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 서로 다른 위상을 갖는 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)을 생성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 정전방식 에너지 수집 장치(80)는 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)를 포함하며, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)는 나란히 배열되는 것을 특징으로 한다.
제1 에너지 수집부(①)는 기판(81) 상에 고정된 제1 지지대(82) 및 기판(81) 상에 제1 지지대(82)와 이격되어 형성된 진동체(83)를 포함한다. 진동체(83)는 두 개의 제2 지지대(86) 사이에 위치되며 탄성체(87)를 통해 양측의 제2 지지대(86)와 연결된다. 여기서, 진동체(83)는 정전방식 에너지 수집 장치(80)에 가해지는 외부 진동에 따라 기판(81)의 표면과 평행한 방향으로 진동된다.
제1 에너지 수집부(①)는 제1 지지대(82)에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판(85)을 포함한다. 또한, 진동체(83)에 고정되며 제1 평행판(85)과 엇갈리게 배열되어 외부의 진동에 따라 제1 평행판(85)과 오버랩되는 적어도 하나의 제2 평행판(84)을 포함한다.
제2 에너지 수집부(②)는 앞서 설명한 제1 에너지 수집부(①)와 동일한 구조를 가지며, 제1 에너지 수집부(①)와 나란히 배열된다. 예를 들어, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)의 제1 지지대(82) 및 진동체(83)가 동일한 방향에 위치하도록 나란히 배열한다. 이러한 경우, 제1 평행판(85)과 제2 평행판(84)은 동일한 방향으로 돌출된다.
전술한 바와 같은 구조에 따르면, 제1 에너지 수집부(①) 및 제2 에너지 수집부(②)는 제1 평행판(85)과 제2 평행판(84) 간의 전압 차이를 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)으로 각각 생성한다.
여기서, 제1 에너지 수집부(①)의 오버랩 면적이 증가하면 제2 에너지 수집부(②)의 오버랩 면적 또한 증가한다. 또한, 제1 에너지 수집부(①)의 오버랩 면적이 감소하면 제2 에너지 수집부(②)의 오버랩 면적 또한 감소한다. 따라서, 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)이 반대의 위상을 갖도록 하기 위해, 제1 에너지 수집부(①)와 제2 에너지 수집부(②)는 탄성체(87)의 탄성 계수 또는 진동체(83)의 질량이 상이하게 조절된다.
제1, 제2 에너지 수집부(①, ②)의 고유 진동수는 하기의 수학식 6에 의해 산출된다. 여기서, f는 고유진동수를 나타내고, m은 진동체(83)의 질량을 나타내고, k는 탄성체(87)의 탄성 계수를 나타내고, π는 상수를 나타낸다.
Figure 112011030897823-pat00006
고유진동수(f)보다 작은 주파수의 외부 진동이 가해지면 제1, 제2 에너지 수집부(①, ②)는 외부 진동과 동일한 위상으로 움직이지만, 고유진동수보다 큰 주파수의 외부 진동이 가해지면, 제1, 제2 에너지 수집부(①, ②)는 외부 진동와 반대의 위상으로 움직인다. 따라서, 외부에서 가해지는 진동의 주파수를 f0라고 할 때, 제1 에너지 수집부(①)의 고유진동수(f1)가 f0-Δf가 되도록 하고, 제2 에너지 수집부(②)의 고유진동수(f2)가 f0+Δf가 되도록 탄성체(87)의 탄성 계수 또는 진동체(83)의 질량을 조절함으로써, 반대의 위상을 갖는 제1 출력전압(V1) 및 제2 출력전압(V2)을 생성할 수 있다. 여기서, Δf는 상수를 나타낸다.
본 발명이 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님에 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 점위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 알 수 있을 것이다.
11A, 11B: 고정 평행판 12: 이동 평행판
30, 40, 50, 60, 70, 80: 정전방식 에너지 수집 장치
31, 41, 51, 61, 71, 81: 기판
32, 42, 52, 72A, 82: 제1 지지대 72B: 제2 지지대
33, 43, 53, 63, 73, 83: 진동체
34, 44, 54, 64, 74, 84: 제1 평행판
35, 45, 55, 75A, 85: 제2 평행판 75B: 제3 평행판
36, 46, 56, 66, 86: 제2 지지대 76: 제3 지지대
37, 47, 57, 67, 77, 87: 탄성체
38, 48, 58, 78, 39, 49, 59, 69, 79: 절연막

Claims (17)

  1. 기판 상에 고정된 지지대;
    상기 기판 상에 상기 지지대와 이격되어 형성되며, 외부의 진동에 따라 상기 기판의 표면과 평행한 방향으로 진동하는 진동체;
    상기 지지대에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판;
    상기 진동체에 고정되며, 상기 제1 평행판과 엇갈리게 배열되어 상기 외부의 진동에 따라 상기 제1 평행판과 오버랩되는 적어도 하나의 제2 평행판;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부; 및
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 제1 에너지 수집부와 상기 제2 에너지 수집부는 미러 타입으로 배열된
    정전방식 에너지 수집 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부 및 상기 제2 에너지 수집부는,
    +Q 전하가 충전된 상기 제1 평행판 및 -Q 전하가 충전된 상기 제2 평행판을 포함하며, 상기 외부의 진동에 의해 상기 제1 평행판과 상기 제2 평행판이 오버랩되는 면적이 변화되어 정전 용량이 변화되고, 상기 정전 용량 변화에 따라 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 생성하는
    정전방식 에너지 수집 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부 및 상기 제2 에너지 수집부는 상기 제1 평행판과 상기 제2 평행판 간의 전압 차이를 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압으로 각각 생성하는
    정전방식 에너지 수집 장치.
  5. 기판 상에 고정된 지지대;
    상기 기판 상에 상기 지지대와 이격되어 형성되며, 외부의 진동에 따라 상기 기판의 표면과 수직한 방향으로 진동하는 진동체;
    상기 지지대에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판;
    상기 진동체에 고정되며, 상기 제1 평행판과 엇갈리게 배열되어 상기 외부의 진동에 따라 상기 제1 평행판과 오버랩되는 적어도 하나의 제2 평행판;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부; 및
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 제1 에너지 수집부는 상기 제1 평행판과 상기 제2 평행판 간의 전압 차이를 상기 제1 출력전압으로 생성하고, 상기 제2 에너지 수집부는 상기 제2 평행판과 상기 기판 간의 전압 차이를 상기 제2 출력전압으로 생성하는
    정전방식 에너지 수집 장치.
  6. 기판 상에 고정된 지지대;
    상기 기판의 상에 상기 지지대와 이격되어 형성되며, 외부의 진동에 따라 상기 기판의 표면과 수직한 방향으로 진동하는 진동체;
    상기 지지대에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판;
    상기 진동체에 고정되며, 상기 제1 평행판과 엇갈리게 배열되어 상기 외부의 진동에 따라 상기 제1 평행판과 오버랩되는 적어도 하나의 제2 평행판;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부; 및
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 제1 에너지 수집부와 상기 제2 에너지 수집부 각각은 상기 기판의 제1면 및 제2면에 미러 타입으로 배열된
    정전방식 에너지 수집 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부 및 상기 제2 에너지 수집부는,
    상기 제1 평행판과 상기 제2 평행판 간의 전압 차이를 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압으로 각각 생성하는
    정전방식 에너지 수집 장치.
  8. 기판 상에 형성되며, 외부의 진동에 따라 상기 기판의 표면과 수직한 방향으로 진동하는 진동체;
    상기 진동체에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부; 및
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 제1 에너지 수집부와 상기 제2 에너지 수집부 각각은 상기 기판의 제1면 및 제2면에 미러 타입으로 배열된
    정전방식 에너지 수집 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 평행판은 상기 기판과 평행하게 배치된
    정전방식 에너지 수집 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부 및 상기 제2 에너지 수집부는,
    상기 제1 평행판과 상기 기판 간의 전압 차이를 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압으로 각각 생성하는
    정전방식 에너지 수집 장치.
  11. 기판 상에 적층된 제1 지지대;
    상기 제1 지지대 상에 적층된 제2 지지대;
    상기 제1 지지대와 상기 제2 지지대 사이에 개재된 절연막;
    상기 기판 상에 상기 제1 지지대 및 상기 제2 지지대와 이격되어 형성되며, 외부의 진동에 따라 상기 기판의 표면과 수직한 방향으로 진동하는 진동체;
    상기 제1 지지대에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판;
    상기 제2 지지대에 고정된 적어도 하나의 제2 평행판;
    상기 진동체에 고정되며, 상기 제1 평행판 및 상기 제2 평행판과 엇갈리게 배열되어 상기 외부의 진동에 따라 상기 제1 평행판 또는 상기 제2 평행판과 오버랩되는 적어도 하나의 제3 평행판;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부; 및
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부
    를 포함하는 정전방식 에너지 수집 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부는 상기 제1 평행판과 상기 제3 평행판 간의 전압 차이를 상기 제1 출력전압으로 생성하고, 상기 제2 에너지 수집부는 상기 제2 평행판과 상기 제3 평행판 간의 전압 차이를 상기 제2 출력전압으로 생성하는
    정전방식 에너지 수집 장치.
  13. 기판 상에 고정된 지지대;
    상기 기판 상에 상기 지지대와 이격되어 형성되며, 외부의 진동에 따라 상기 기판의 표면과 평행한 방향으로 진동하는 진동체;
    상기 기판과 상기 진동체를 연결시키는 탄성체;
    상기 지지대에 고정된 적어도 하나의 제1 평행판;
    상기 진동체에 고정되며, 상기 제1 평행판과 엇갈리게 배열되어 상기 외부의 진동에 따라 상기 제1 평행판과 오버랩되는 적어도 하나의 제2 평행판;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 제1 위상을 갖는 제1 출력전압을 생성하는 제1 에너지 수집부;
    상기 외부의 진동에 의한 정전 용량 변화를 이용하여 상기 제1 위상과 반대인 제2 위상을 갖는 제2 출력전압을 생성하는 제2 에너지 수집부; 및
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압을 더하여 제3 출력전압을 생성하는 출력부
    를 포함하고,
    상기 제1 에너지 수집부와 상기 제2 에너지 수집부는 나란히 배열된
    정전방식 에너지 수집 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부에 포함된 탄성체와 상기 제2 에너지 수집부에 포함된 탄성체는 서로 상이한 탄성 계수를 갖는
    정전방식 에너지 수집 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부의 고유 진동수(f1)는 f0-Δf이고, 상기 제2 에너지 수집부의 고유 진동수(f2)는 f0+Δf가 되도록 상기 탄성체의 탄성 계수를 각각 결정하고, 여기서, f0는 외부에서 가해지는 진동의 주파수이고, Δf는 상수인
    정전방식 에너지 수집 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부에 포함된 진동체와 상기 제2 에너지 수집부에 포함된 진동체는 서로 상이한 질량을 갖는
    정전방식 에너지 수집 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 에너지 수집부의 고유 진동수(f1)는 f0-Δf이고, 상기 제2 에너지 수집부의 고유 진동수(f2)는 f0+Δf가 되도록 상기 진동체의 질량을 각각 결정하고, 여기서, f0는 외부에서 가해지는 진동의 주파수이고, Δf는 상수인
    정전방식 에너지 수집 장치.
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