KR102144709B1 - Triboelectrification generator equipped with metal wool and manufacturing method thereof - Google Patents

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박진형
조한철
한마음
정영
윤주섭
김형재
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한국생산기술연구원
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04Friction generators

Abstract

본 발명은 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양전하를 띄는 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 제 1 전극구조체, 상기 제 1 전극구조체의 하단에 판상 형상으로 배치되고, 음전하를 띄는 도전성 재료로 구성되어 상기 제 1 전극구조체와 마찰대전 방식으로 접촉되어 전기를 발생시키는 제 2 전극구조체 및 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체가 소정의 간격으로 접촉 또는 이격되도록 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 사이에 배치된 필러부를 포함한다.The present invention relates to a triboelectric generator equipped with metal wool and a method of manufacturing the same, and more particularly, a plate-shaped first electrode structure composed of a positively charged conductive material, and disposed in a plate-like shape at the lower end of the first electrode structure. The second electrode structure and the first electrode structure and the second electrode structure are made of a conductive material having a negative charge to generate electricity by contacting the first electrode structure in a triboelectric manner, and the first electrode structure and the second electrode structure are contacted or spaced apart at predetermined intervals. It includes a filler portion disposed between the first electrode structure and the second electrode structure as possible.

Description

메탈울이 구비된 마찰대전 발전기 및 이의 제조방법{TRIBOELECTRIFICATION GENERATOR EQUIPPED WITH METAL WOOL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}A triboelectric generator equipped with metal wool and its manufacturing method {TRIBOELECTRIFICATION GENERATOR EQUIPPED WITH METAL WOOL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 마찰대전 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극구조체를 메탈울로 구성하여 생산성을 향상시킨 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a triboelectric generator, and more particularly, to a triboelectric generator provided with a metal wool in which the electrode structure is made of metal wool to improve productivity, and a method of manufacturing the same.

석탄 및 석유 등 화석 에너지를 이용할 수 있게 된 이후, 기술의 개발에 의해 에너지 수요가 급증하게 되면서, 화석 에너지의 고갈에 대한 염려가 증가하고 있다. 더군다나 에너지 자립도가 낮은 나라들은 대부분의 화석 에너지를 수입에 의존하고 있어, 국가의 경제 발전에 저해요소로 작용하고 있다.Since fossil energy such as coal and petroleum became available, the energy demand increased rapidly due to the development of technology, and concerns about the depletion of fossil energy are increasing. Moreover, countries with low energy independence rely on imports for most of fossil energy, which acts as an impediment to the country's economic development.

이에 따라서, 빛, 열, 진동 등의 주변 환경에서 버려지는 에너지를 수확하여 전기 에너지로 생산 및 이용하는 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 기술에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 온도, 빛, 전자기장, 마찰 등 다양한 형태로 소모되고 있는 에너지를 전기 에너지로 변환하는 방식으로 연구되고 있다.Accordingly, research on an energy harvesting technology that harvests energy discarded from the surrounding environment such as light, heat, and vibration, and produces and uses it as electrical energy, is being actively conducted. Energy harvesting technology is being studied as a method of converting energy consumed in various forms such as temperature, light, electromagnetic field, and friction into electrical energy.

이 중, 기계적인 운동에서 버려지는 에너지를 마찰 대전 기반의 에너지 수확 원리를 이용하여 전기 에너지로 수확하는 기술 역시 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Among them, a technique for harvesting energy discarded from mechanical motion into electric energy using the energy harvesting principle based on triboelectric charging is also actively researched.

마찰 대전 기술은 접촉에 의해 양전하 또는 음전하로 대전되는 물질들을 서로 마찰시킴으로써 변화되는 출력 값을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 방식으로 연구되어 왔다.Triboelectric charging technology has been studied as a method of generating electric energy using an output value that is changed by rubbing materials that are charged with positive or negative charges by contact with each other.

하지만, 이러한 마찰 대전 기술은 전기를 생성하기 위해 양전하 또는 음전하로 대전되는 물질을 제조하기 위한 복잡한 공정이 필요하였고 이에 따라 많은 시간 및 비용 등이 소모되는 문제가 발생되었다.However, such triboelectric charging technology requires a complex process for manufacturing a material that is charged with positive or negative charges in order to generate electricity, and thus, a problem of consuming a lot of time and cost has occurred.

공개특허공보 제 10- 2017-0126522호(2017.11.17.)Unexamined Patent Publication No. 10- 2017-0126522 (2017.11.17.)

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기는 양전하를 띄는 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 제 1 전극구조체, 상기 제 1 전극구조체의 하단에 판상 형상으로 배치되고, 음전하를 띄는 도전성 재료로 구성되어 상기 제 1 전극구조체와 마찰대전 방식으로 접촉되어 전기를 발생시키는 제 2 전극구조체 및 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체가 소정의 간격으로 접촉 또는 이격되도록 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 사이에 배치된 필러부를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the triboelectric generator provided with a metal wool according to the present invention is a plate-shaped first electrode structure composed of a conductive material having a positive charge, and is disposed in a plate shape at the lower end of the first electrode structure, The second electrode structure that is composed of a conductive material having a negative charge and generates electricity by contacting the first electrode structure in a triboelectric manner, and the first electrode structure and the second electrode structure are contacted or spaced apart at a predetermined interval. It provides a filler part disposed between the first electrode structure and the second electrode structure.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 필러부는 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 가장자리에 배치되도록 중공의 판상형상으로 형성되고, 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체가 상기 필러부의 중공을 통해 접촉 또는 이격되는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the filler part is formed in a hollow plate shape so as to be disposed at the edges of the first electrode structure and the second electrode structure, and the first electrode structure and the second electrode structure are formed in the hollow of the filler part. It is also possible to be contacted or separated through.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체는 외부로 연결되어 전기를 공급하도록 각각 인출선이 연결된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the first electrode structure and the second electrode structure may be externally connected to each other to supply electricity.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극구조체는 양전하를 띄는 메탈울 또는 메탈플레이트로 구성된 것도 가능하다.In an exemplary embodiment of the present invention, the first electrode structure may be formed of a positively charged metal wool or a metal plate.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극구조체에는 양전하를 띄는 나일론, 쿼츠, 실크, 코튼, 알루미늄 중 어느 하나로 구성된 재료막이 일면 또는 전면을 감싸도록 구비된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the first electrode structure may be provided with a material film composed of any one of nylon, quartz, silk, cotton, and aluminum having a positive charge to surround one or the entire surface.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 2 전극구조체는 표면적을 증가시켜 전기의 생산량을 향상시키도록 메탈울로 구성된 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second electrode structure may be made of metal wool to increase the amount of electricity produced by increasing the surface area.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 2 전극구조체에는 음전하를 띄는 폴리머로 구성된 폴리머층이 일부 또는 전면을 감싸도록 구비된 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the second electrode structure may be provided with a polymer layer made of a polymer having a negative charge to partially or cover the entire surface.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 폴리머층은 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성되고, 상기 메탈울에 상기 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느하나를 투입하여 함께 경화시켜 결합되는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the polymer layer is composed of any one of silicone rubber, polydimethylsiloxane, ecoflex, dragon skin, Teflon solution, and polyurethane, and the silicone rubber and polydimethylsiloxane are formed on the metal wool. Sein, Ecoflex, Dragon Skin, Teflon solution, and polyurethane may be added and cured together to combine.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메탈울은 금속블럭을 가공하여 하나의 가는 선 형상의 뭉치로 형성되고 형상에 따라 상기 선의 길이를 조절하고, 상기 선의 굵기를 조절하여 상기 메탈울의 표면적을 제어하여 발생되는 전기의 생산량을 제어하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the metal wool is formed into a single thin line-shaped bundle by processing a metal block, and the length of the wire is adjusted according to the shape, and the surface area of the metal wool is controlled by adjusting the thickness of the wire. It is also possible to control the amount of electricity generated.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 제조방법은 a) 상기 제 1 전극구조체 및 필러부를 준비하는 단계, b) 상기 제 2 전극구조체를 제조하기 위해 메탈울을 준비하는 단계, c) 상기 준비된 메탈울을 소정의 형상으로 형성하는 단계, d) 상기 소정의 형상으로 형성된 메탈울을 용기에 담는 단계, e) 용기에 담긴 메탈울에 폴리머를 주입하여 경화시키는 단계 및 f) 상기 경화된 메탈울 및 폴리머로 구성된 제 2 전극구조체를 용기에서 분리시키는 단계, g) 상기 분리된 제 2 전극구조체를 제 1 전극구조체 및 필러부와 결합하여 마찰대전 발전기를 완성하는 단계를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the method of manufacturing a triboelectric generator equipped with metal wool according to the present invention includes: a) preparing the first electrode structure and the filler part, b) metal in order to manufacture the second electrode structure. Preparing wool, c) forming the prepared metal wool into a predetermined shape, d) placing the metal wool formed in the predetermined shape into a container, e) curing by injecting a polymer into the metal wool contained in the container And f) separating the second electrode structure composed of the cured metal wool and the polymer from the container, g) combining the separated second electrode structure with the first electrode structure and the filler part to complete a triboelectric generator Provide the steps to do.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기가 외력을 감지하는 센서에 적용되는 마찰대전 발전기가 적용된 센서일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the triboelectric generator having the metal wool may be a sensor to which the triboelectric generator is applied to a sensor that senses an external force.

본 발명의 실시예에 있어서, 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기는 외력에 의해 발생된 전기를 통해 신체에 장착된 장치를 구동하는 웨어러블 장치용 마찰대전 발전기일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the triboelectric generator provided with metal wool may be a triboelectric generator for a wearable device that drives a device mounted on a body through electricity generated by an external force.

본 발명의 실시예에 따르면, 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기 및 이의 제조방법은 제 1 전극구조체 및 제 2 전극구조체를 메탈울로 구성하여 단순하고 짧은 제조 공정을 통해 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 메탈울을 적용하여 보다 높은 평균전압값 및 평균전류값을 가짐으로써, 안정적인 전기를 생산할 수 있으며, 낮은 외력에도 종래의 마찰대전 발전기 보다 높은 높은 평균전압값 및 평균전류값을 생산할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the triboelectric generator provided with metal wool and its manufacturing method are composed of a first electrode structure and a second electrode structure made of metal wool, so that time and cost can be saved through a simple and short manufacturing process. In addition, by applying metal wool to have a higher average voltage value and average current value, stable electricity can be produced, and the effect of producing higher average voltage and average current values than conventional triboelectric generators even with low external force. There is.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기 및 이의 제조방법은 제 1 전극구조체 및 제 2 전극구조체를 메탈울로 구성하여 단순하고 짧은 제조 공정을 통해 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 메탈울을 적용하여 보다 높은 평균전압값 및 평균전류값을 가짐으로써, 안정적인 전기를 생산할 수 있으며, 낮은 외력에도 종래의 마찰대전 발전기 보다 높은 높은 평균전압값 및 평균전류값을 생산할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the triboelectric generator provided with metal wool and its manufacturing method are composed of a first electrode structure and a second electrode structure made of metal wool, so that time and cost can be saved through a simple and short manufacturing process. In addition, by applying metal wool to have a higher average voltage value and average current value, stable electricity can be produced, and the effect of producing higher average voltage and average current values than conventional triboelectric generators even with low external force. There is.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기에서 일부 또는 전면을 감싸는 재료막 및 폴리머층을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 다공 레이어부가 삽입된 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 제조방법을 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 제조방법을 나타낸 촬상도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 외력에 따라 발생되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.
도 8은 종래의 마찰대전 발전기의 외력에 따라 발생되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.
1 is a cross-sectional view of a triboelectric generator equipped with metal wool according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a triboelectric generator equipped with a metal wool according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a material film and a polymer layer surrounding a part or the entire surface of the triboelectric generator provided with metal wool according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a triboelectric generator equipped with a metal wool in which a porous layer portion is inserted according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a method of manufacturing a triboelectric generator equipped with metal wool according to an embodiment of the present invention.
6 is a photographic view showing a method of manufacturing a triboelectric generator equipped with metal wool according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing voltage and current generated according to an external force of a triboelectric generator equipped with metal wool according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing voltage and current generated according to an external force of a conventional triboelectric generator.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in a number of different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, not excluding other components unless otherwise specified.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a triboelectric generator equipped with metal wool according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기(100)는 양전하를 띄는 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 제 1 전극구조체(110), 제 1 전극구조체(110)의 하단에 판상 형상으로 배치되고, 음전하를 띄는 도전성 재료로 구성되어 상기 제 1 전극구조체(110)와 마찰대전 방식으로 접촉되어 전기를 발생시키는 제 2 전극구조체(120) 및 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체가 소정의 간격으로 접촉 또는 이격되도록 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 사이에 배치된 필러부를 제공한다.Referring to FIG. 1, the triboelectric generator 100 provided with a metal wool according to the present invention has a plate-shaped first electrode structure 110 made of a conductive material having a positive charge, and at the bottom of the first electrode structure 110. The second electrode structure 120 and the first electrode structure and the second electrode structure 110 and the first electrode structure 110 and the second electrode structure 120 to generate electricity by being in contact with the first electrode structure 110 in a triboelectric manner by being made of a conductive material having a negative charge. A filler portion disposed between the first electrode structure and the second electrode structure is provided so that the electrode structure contacts or is spaced apart at a predetermined interval.

본 발명의 실시예에 있어서, 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기(100)는 양전하를 띄는 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 제 1 전극구조체(110)를 포함한다.In an embodiment of the present invention, the triboelectric generator 100 provided with metal wool includes a plate-shaped first electrode structure 110 made of a conductive material having a positive charge.

보다 상세하게는, 상기 제 1 전극구조체(110)는 판상형상으로 형성되고, 양전하를 띄는 도전성 재료로 구성되어 전기를 생산하도록 구비된다.In more detail, the first electrode structure 110 is formed in a plate shape, is made of a conductive material having a positive charge, and is provided to generate electricity.

또한, 제 1 전극구조체(110)의 하단에 판상 형상으로 배치되고, 음전하를 띄는 도전성 재료로 구성되어 상기 제 1 전극구조체(110)와 마찰대전 방식으로 접촉되어 전기를 발생시키는 제 2 전극구조체(120)가 구비된다.In addition, a second electrode structure that is disposed in a plate shape at the lower end of the first electrode structure 110 and is made of a conductive material having a negative charge, and is in contact with the first electrode structure 110 in a triboelectric manner to generate electricity ( 120) is provided.

보다 상세하게는, 상기 제 2 전극구조체(120)는 판상형상으로 형성되어 상기 제 1 전극구조체(110)의 하단에 배치되고, 상기 제 1 전극구조체(110)와 마찰에 의해서 전기를 생산하게 된다.More specifically, the second electrode structure 120 is formed in a plate shape, is disposed at the lower end of the first electrode structure 110, and generates electricity by friction with the first electrode structure 110. .

즉, 상기 제 1 전극구조체(110)는 양전자를 띄고 상기 제 2 전극구조체(120)는 음전하를 띄는 도전성 재료로 구성되어 외력(P)에 의해 마찰 또는 접촉됨으로써, 전기를 생산할 수 있다.That is, the first electrode structure 110 has a positive electron and the second electrode structure 120 is made of a conductive material having a negative charge, and is rubbed or contacted by an external force P, thereby generating electricity.

따라서, 상기 제 1 전극구조체(110) 및 상기 제 2 전극구조체(120)는 외부로부터의 진동에너지와 같은 외력에 의해서 접촉됨으로 인해 마찰이 발생되고 이러한 마찰대전 효과에 의해서 단순한 구조로 에너지를 수집할 수 있으며, 상기 제 1 전극구조체(110) 및 상기 제 2 전극구조체(120)는 각각 외부로 연결된 인출선이 결합되어 있으므로, 상기 인출선을 통해 발생된 전기를 외부로 전달하거나 저장할 수 있다.Therefore, the first electrode structure 110 and the second electrode structure 120 are in contact with each other by an external force such as vibration energy from the outside, so that friction is generated, and energy can be collected in a simple structure by the frictional charging effect. In addition, since the first electrode structure 110 and the second electrode structure 120 are each coupled to a leader line connected to the outside, it is possible to transfer or store electricity generated through the leader line to the outside.

또한, 제 1 전극구조체 및 제 2 전극구조체가 소정의 간격으로 접촉 또는 이격되도록 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 사이에 배치된 필러부가 구비된다.Further, a filler portion disposed between the first electrode structure and the second electrode structure is provided so that the first electrode structure and the second electrode structure are in contact or spaced apart at predetermined intervals.

보다 상세하게는, 상기 필러부는 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 사이에 배치되고, 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체가 외력에 의해 접촉되거나 외력해제에 의해 이격되도록 구비된다.In more detail, the pillar part is disposed between the first electrode structure and the second electrode structure, and the first electrode structure and the second electrode structure are in contact with each other by an external force or are provided to be spaced apart by external force release. .

따라서, 상기 필러부는 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체가 접촉 또는 이격을 유지하도록 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 사이에 구비된다.Accordingly, the filler part is provided between the first electrode structure and the second electrode structure to maintain contact or separation between the first electrode structure and the second electrode structure.

또한, 필러부는 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 가장자리에 배치되도록 중공의 판상형상으로 형성될 수 있다.In addition, the pillar portion may be formed in a hollow plate shape so as to be disposed at the edges of the first electrode structure and the second electrode structure.

보다 상세하게는, 상기 필러부는 중공의 판상형상으로 형성되어 상기 필러부는 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 가장자리에 배치된다.More specifically, the pillar portion is formed in a hollow plate shape, and the pillar portion is disposed at the edges of the first electrode structure and the second electrode structure.

따라서, 상기 필러부는 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체의 가장자리를 지지하고, 중심부에 형성된 중공을 통해 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체가 접촉 또는 이탈된다.Accordingly, the filler part supports the edges of the first electrode structure and the second electrode structure, and the first electrode structure and the second electrode structure come into contact with each other through a hollow formed in the center.

한편, 상기 제 1 전극구조체(110)는 상단에 양전하를 띄고, 상기 제 2 전극구조체(120)는 하단에 음전하를 띄는 구성으로 기재되어 있으나, 이는 설명 및 이해의 편의를 위한 표현으로 제 1 전극구조체(110)가 하단에 음전하를 띄거나 제 2 전극구조체(120)가 사단에 양전하를 띄는 구성도 가능함은 물론이다.On the other hand, the first electrode structure 110 has a positive charge at the top, the second electrode structure 120 is described as having a negative charge at the bottom, but this is an expression for convenience of explanation and understanding. It goes without saying that the structure 110 has a negative charge at the bottom or the second electrode structure 120 has a positive charge at the division.

도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a triboelectric generator equipped with a metal wool according to another embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 전극구조체(110, 210)는 양전하를 띄는 메탈울 또는 메탈플레이트로 구성될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the first electrode structures 110 and 210 may be formed of a metal wool or a metal plate having a positive charge.

보다 상세하게는, 상기 제 1 전극구조체(110, 210)는 상기 제 2 전극구조체(120, 220)와 마찰대전되어 전기가 발생되도록 양전하를 띄는 메탈울(도 2의 210) 또는 메탈플레이트(도 1의 110)로 구성될 수 있고, 바람직하게는 표면적을 증가시켜 전기의 생산량을 향상시키고, 제작공정을 단순화하도록 메탈울이 구성될 수 있다.More specifically, the first electrode structures 110 and 210 are triboelectrically charged with the second electrode structures 120 and 220 to generate electricity so that the metal wool (210 in FIG. 2) or metal plate (FIG. 110) of 1), and preferably, the metal wool may be configured to increase the surface area to improve the production amount of electricity and to simplify the manufacturing process.

따라서, 양전하를 띄는 상기 메탈울로 구성된 상기 제 1 전극구조체(110, 210)는 음전하를 띄는 상기 제 2 전극구조체(120, 220)와 마찰대전되어 전기가 발생된다.Accordingly, the first electrode structures 110 and 210 composed of the metal wool having a positive charge are frictionally charged with the second electrode structures 120 and 220 having a negative charge to generate electricity.

도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기에서 일부 또는 전면을 감싸는 재료막 및 폴리머층을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a material film and a polymer layer surrounding a part or the entire surface of the triboelectric generator provided with metal wool according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제 1 전극구조체(310)는 양전하를 띄는 나일론, 쿼츠, 실크, 코튼, 알루미늄 중 어느 하나로 구성된 재료막(312)이 메탈울 또는 메탈플레이트의 일면(A) 또는 전면(B)을 감싸도록 구비된 것일 수 있다.Referring to Figure 3, the first electrode structure 310 is a material film 312 composed of any one of nylon, quartz, silk, cotton, and aluminum having a positive charge, one surface (A) or front (B) of a metal wool or metal plate. ) May be provided to surround.

보다 상세하게는, 상기 제 1 전극구조체(310)는 제 1 도전층(311) 및 재료막(312)으로 구성되고, 상기 제 1 도전층(311)은 메탈울 또는 메탈플레이트로 구성되며 상기 재료막(312)은 양전하를 띄는 나일론, 쿼츠, 실크, 코튼, 알루미늄 중 어느 하나로 구성되거나 상기 제 1 도전층(311)에 코팅될 수 있다.More specifically, the first electrode structure 310 is composed of a first conductive layer 311 and a material film 312, and the first conductive layer 311 is composed of metal wool or a metal plate, and the material The film 312 may be composed of any one of positively charged nylon, quartz, silk, cotton, and aluminum, or may be coated on the first conductive layer 311.

따라서, 상기 제 1 전극구조체(310)는 양전하를 띄는 금속울 또는 메탈플레이트 또는 상기 금속울이나 메탈플레이트에 구비된 나일론, 쿼츠, 실크, 코튼, 알루미늄 등의 양전하를 띄는 소재에 의해 결합 또는 코팅되어 구성될 수 있다. Therefore, the first electrode structure 310 is bonded or coated with a positively charged metal wool or metal plate, or a positively charged material such as nylon, quartz, silk, cotton, aluminum provided on the metal wool or metal plate. Can be configured.

이때, 상기 재료막(312)는 상기 제 1 도전층(311)의 일면 또는 전면을 감싸도록 구비될 수 있다.In this case, the material layer 312 may be provided to surround one or the entire surface of the first conductive layer 311.

또한, 제 2 전극구조체(320)는 표면적을 증가시켜 전기의 생산량을 향상시키도록 메탈울로 구성될 수 있고, 상기 메탈울은 음전하를 띄는 폴리머층(322)과 결합되어 제 2 전극구조체(320)를 이룰 수 있다.In addition, the second electrode structure 320 may be formed of metal wool to increase the amount of electricity produced by increasing the surface area, and the metal wool is combined with a polymer layer 322 having a negative charge to increase the second electrode structure 320 ) Can be achieved.

보다 상세하게는, 상기 제 2 전극구조체(320)은 메탈울로 구성된 제 2 도전층(321)이 구비되고, 상기 제 2 도전층(321)은 가는 선 모양으로 이루어진 메탈울로 구성되므로 표면적을 증가시켜 발전량을 증가시킬 수 있다.More specifically, the second electrode structure 320 is provided with a second conductive layer 321 made of a metal wool, and the second conductive layer 321 is made of a metal wool made of a thin line, so the surface area is reduced. You can increase the amount of power generation by increasing it.

또한, 상기 메탈울은 음전하를 띄는 도전성 재료인 폴리머로 구성된 폴리머층(322)과 결합되어 음전하를 띄게 된다.In addition, the metal wool is bonded to the polymer layer 322 made of a polymer, which is a conductive material having a negative charge, to have a negative charge.

보다 상세하게는, 상기 제 2전극구조체(320)는 제 2 도전층(321) 및 폴리머층(322)으로 구성되고, 상기 제 2 도전층(321)은 금속으로 구성되며 상기 폴리머층(322)은 폴리머 소재로 구성되어 상기 제 2 도전층(321)의 일부 또는 전면을 감싸도록 구비될 수 있다.More specifically, the second electrode structure 320 is composed of a second conductive layer 321 and a polymer layer 322, the second conductive layer 321 is composed of a metal, and the polymer layer 322 It is made of a silver polymer material and may be provided to surround part or the entire surface of the second conductive layer 321.

또한, 폴리머층(322)은 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성되고, 상기 메탈울에 상기 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느하나를 투입하여 함께 경화시켜 결합될 수 있다.In addition, the polymer layer 322 is composed of any one of silicone rubber, polydimethylsiloxane, ecoflex, dragon skin, Teflon solution, and polyurethane, and the silicone rubber, polydimethylsiloxane, ecoflex , Dragon skin, Teflon solution, polyurethane can be combined by putting any one of the curing together.

보다 상세하게는, 상기 폴리머층(322)은 실리콘러버, 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성로 구성되고, 상기 메탈울의 일부 또는 전면을 감싸도록 일정 형상으로 형성시킨 메탈울에 상기 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나의 용해액을 투입하여 상온이 비치시키면 일정시간 후 경화되고, 이를 통해 상기 제 2 전극구조체(320)를 완성시킨다.More specifically, the polymer layer 322 is composed of any one of silicone rubber, silicone rubber, polydimethylsiloxane, ecoflex, dragon skin, Teflon solution, and polyurethane, and a part or front surface of the metal wool The silicone rubber, polydimethylsiloxane, ecoflex, dragon skin, Teflon solution, and polyurethane solution are added to the metal wool formed in a certain shape to cover the material. Through this, the second electrode structure 320 is completed.

또한, 메탈울은 금속블럭을 가공하여 하나의 가는 선 형상의 뭉치로 형성되고 형상에 따라 상기 선의 길이를 조절하고, 상기 선의 굵기를 조절하여 상기 메탈울의 표면적을 제어하여 발생되는 전기의 생산량을 제어할 수 있다.In addition, metal wool is formed into a single thin wire-shaped bundle by processing metal blocks, and the length of the wire is adjusted according to the shape, and the surface area of the metal wool is controlled by adjusting the thickness of the wire to control the amount of electricity generated. Can be controlled.

보다 상세하게는, 상기 메탈울은 금속블럭을 회전시켜 하나의 가는 선을 일정 형상의 뭉치로 형성시키고, 요구되는 형상에 따라 상기 선의 길이를 조절하여 형상의 크기 및 모양을 조절 할 수 있고, 상기 선의 굵기를 조절하여 상기 메탈울의 표면적을 제어할 수 있으며, 이를 통해 발생되는 전기의 생산량을 제어할 수 있다.More specifically, the metal wool rotates a metal block to form a single thin line into a bundle of a predetermined shape, and the size and shape of the shape can be adjusted by adjusting the length of the line according to the required shape, and the By adjusting the thickness of the wire, the surface area of the metal wool can be controlled, and the amount of electricity generated through this can be controlled.

즉, 표면적이 넓은 메탈울은 마찰대전시 넓은 접촉면적을 가짐으로써, 전기의 생산량이 증가되고, 표면적이 작은 메탈울은 마찰대전시 작은 접촉면적은 가짐으로써, 전기의 생산량이 줄어들게 된다. 따라서, 상기 메탈울의 굵기를 제어하여 생산되는 전기의 양을 조절할 수 있다.That is, since the metal wool having a large surface area has a large contact area during frictional charging, the amount of electricity produced is increased, and the metal wool having a small surface area has a small contact area during frictional charging, thereby reducing the amount of electricity produced. Therefore, it is possible to control the amount of electricity produced by controlling the thickness of the metal wool.

또한, 상기 메탈울은 하나의 가는 선으로 가공되고, 상기 선을 뭉침으로써 하나의 메탈울을 완성할 수 있다. 따라서, 형상의 크기와 모양에 따라 상기 선의 길이를 제어하고, 이를 통해 전기의 생산량을 조절할 수 있다.In addition, the metal wool is processed into one thin line, and one metal wool may be completed by combining the wires. Therefore, it is possible to control the length of the line according to the size and shape of the shape, and thereby control the amount of electricity produced.

도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 다공 레이어부가 삽입된 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a triboelectric generator equipped with a metal wool in which a porous layer portion is inserted according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제 1 전극구조체(410) 및 제 2 전극구조체(420)의 사이에 공간을 채우도록 배치되고, 가압에 의해 압축되도록 다공성구조 형성된 다공 레이어부(430)가 필러부(도 1의 130, 도 2의 230 및 도 3의 330) 대신 구비될 수 있다.Referring to FIG. 4, a porous layer part 430 disposed to fill a space between the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420 and formed of a porous structure to be compressed by pressure is a filler part (FIG. It may be provided instead of 130 of 1, 230 of FIG. 2, and 330 of FIG. 3).

보다 상세하게는, 상기 다공 레이어부(430)는 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)의 사이에 배치되고, 가압 시 압축되거나 가압해제시 본래의 형상으로 복원되는 다공성구조로 형성된다.More specifically, the porous layer part 430 is disposed between the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420 and is compressed when pressed or restored to its original shape when the pressure is released. Is formed into a structure.

즉, 상기 다공 레이어부(430)는 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)의 사이에 빈 공간이 없도록 배치되고, 가압 시 압축되거나 가압해제시 본래의 형상으로 복원되도록 탄성이 있는 소재로 구성되어 외력이 작용되면 압축되어 전기를 생산하고 외력이 해제되면 본래의 형상으로 복원된다.That is, the porous layer part 430 is disposed so that there is no empty space between the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420, and is compressed when pressing or restored to its original shape when pressing. It is composed of elastic material, and when external force is applied, it is compressed to produce electricity, and when external force is released, it is restored to its original shape.

또한, 다공 레이어부(430)는 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)의 사이에서 다공성구조로 소량의 전류가 흐르고, 가압에 의해 다공성구조가 압축되어 보다 높은 전류가 발생될 수 있다.In addition, in the porous layer part 430, a small amount of current flows through the porous structure between the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420, and the porous structure is compressed by pressing, so that a higher current is generated. Can occur.

보다 상세하게는, 상기 다공 레이어부(430)는 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)의 사이에 공간을 채우도록 배치되고, 다공성구조로 인해 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)에 배치되어 적은 접촉면적으로 인해 소량의 전류가 흐르며, 외력에 의한 가압으로 상기 다공 레이어부(430)가 압축되면 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)와의 접촉면적이 증가되어 마찰대전으로 인해 보다 높은 전류가 발생된다.More specifically, the porous layer part 430 is disposed to fill a space between the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420, and due to the porous structure, the first electrode structure ( 410) and the second electrode structure 420, a small amount of current flows due to a small contact area, and when the porous layer part 430 is compressed by pressure by an external force, the first electrode structure 410 and the Since the contact area with the second electrode structure 420 is increased, a higher current is generated due to frictional charging.

즉, 상기 다공레이어부(430)는 가압 시 압력에 의해 마찰력이 증가되고, 접촉면이 증가되므로, 보다 높은 전류가 발생되고, 가압이 해제되면 마찰력이 감소되므로 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)의 사이에서 흐르는 전류가 낮아진다.That is, when the porous layer part 430 is pressurized, the frictional force is increased by the pressure and the contact surface is increased, so that a higher current is generated, and when the pressurization is released, the frictional force is reduced, so that the first electrode structure 410 and the The current flowing between the two electrode structures 420 is lowered.

따라서, 상기 다공 레이어부(430)는 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420) 간의 공간을 채우므로, 완충작용에 의해 반복적인 외력에 의해 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)가 파손되는 것을 방지할 수 있고, 지속적으로 전기를 생산할 수 있다.Therefore, the porous layer part 430 fills the space between the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420, and thus the first electrode structure 410 is formed by repeated external force by a buffering action. And it is possible to prevent damage to the second electrode structure 420, it is possible to continuously generate electricity.

이때, 상기 다공 레이어부(430)는 비전도성 소재로 구성될 수 있다.In this case, the porous layer part 430 may be made of a non-conductive material.

보다 상세하게는, 상기 다공 레이어부(430)는 비전도성 소재로 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)의 사이에 구비될 수 있고, 가압에 의해 압축되면 다공성 구조로 인해 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)가 접촉되면서 전기가 발생될 수 있다.In more detail, the porous layer part 430 is a non-conductive material and may be provided between the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420, and when compressed by pressure, it becomes a porous structure. Therefore, electricity may be generated when the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420 come into contact with each other.

즉, 상기 다공 레이어부(430)는 비전도성으로 비가압시 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)를 분리시키고, 외력에 의해 가압되면 압축되며 다공성구조로 인해 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)가 접촉가능하게 되고 이를 통해 전기가 발생하게 된다.That is, the porous layer part 430 is non-conductive and separates the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420 when it is not pressed, and is compressed when pressed by an external force, and is compressed due to the porous structure. The electrode structure 410 and the second electrode structure 420 become contactable and electricity is generated through this.

또한, 다공 레이어부(430)는 가압 시 압축되고, 가압해제 시 형상복원되도록 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산, 실리콘러버, 에코플렉스, 테프론 중 어느 하나로 구성된 것일 수 있다.In addition, the porous layer part 430 may be composed of any one of polyurethane, polydimethylsiloxane, silicone rubber, Ecoflex, and Teflon so that the porous layer part 430 is compressed when pressurized and its shape is restored when the pressure is released.

보다 상세하게는, 상기 다공 레이어부(430)는 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)의 사이에 배치되고, 외력에 의해 압축되거나 외력의 해제시 본래의 형상으로 복원되도록 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산, 실리콘러버, 에코플렉스, 테프론으로 구성될 수 있다.More specifically, the porous layer part 430 is disposed between the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420 and is compressed by an external force or restored to its original shape when the external force is released. If possible, it may be composed of polyurethane, polydimethylsiloxane, silicone rubber, Ecoflex, and Teflon.

따라서, 상기 다공 레이어부(430)는 압축 또는 형상복원을 반복하여 지속적인 외력에 의해 전기를 생산할 수 있다.Accordingly, the porous layer part 430 may generate electricity by continuous external force by repeating compression or shape restoration.

또한, 다공 레이어부(430)는 도전성을 갖도록 도전성 파우더와 혼합되거나 외부에 코팅된 것일 수 있다.In addition, the porous layer part 430 may be mixed with conductive powder or coated on the outside to have conductivity.

보다 상세하게는, 상기 다공 레이어부(430)는 상기 제 1 전극구조체(410) 및 상기 제 2 전극구조체(420)가 접촉되어 전기를 생산할 수 있도록 도전성 파우더와 혼합되어 제조되거나 외부에 상기 도전성 파우더가 코팅될 수 있다.More specifically, the porous layer part 430 is manufactured by mixing with conductive powder so that the first electrode structure 410 and the second electrode structure 420 are in contact to generate electricity, or the conductive powder Can be coated.

상기 도전성 파우더는 탄소나노튜브, 은나노와이어, 알루미늄, 구리, 금 중 적어도 하나 이상의 소재로 구성될 수 있고, 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산, 실리콘러버, 에코플렉스, 테프론 소재와 도전성 파우더로 탄소나노튜브, 은나노와이어, 알루미늄, 구리, 금 중 적어도 하나 이상의 소재가 추가되어 상기 다공 레이어부(430)를 제조할 수 있다.The conductive powder may be composed of at least one material of carbon nanotubes, silver nanowires, aluminum, copper, and gold, and carbon nanotubes as polyurethane, polydimethylsiloxane, silicone rubber, ecoflex, Teflon material and conductive powder, At least one of silver nanowire, aluminum, copper, and gold may be added to manufacture the porous layer part 430.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 제조방법을 도시한 블럭도이다.5 is a block diagram showing a method of manufacturing a triboelectric generator equipped with metal wool according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 제조방법은, a) 상기 제 1 전극구조체 및 필러부를 준비하는 단계(S510), b) 상기 제 2 전극구조체를 제조하기 위해 메탈울을 준비하는 단계(S520), c) 상기 준비된 메탈울을 소정의 형상으로 형성하는 단계(S530), d) 상기 소정의 형상으로 형성된 메탈울을 용기에 담는 단계(S540), e) 용기에 담긴 메탈울에 폴리머를 주입하여 경화시키는 단계(S550), f) 상기 경화된 메탈울 및 폴리머로 구성된 제 2 전극구조체를 용기에서 분리시키는 단계(S560) 및 g) 상기 분리된 제 2 전극구조체를 제 1 전극구조체 및 필러부와 결합하여 마찰대전 발전기를 완성하는 단계(S570)를 포함할 수 있다.3 and 5 to 6, a method of manufacturing a triboelectric generator equipped with a metal wool according to the present invention includes the steps of: a) preparing the first electrode structure and the filler part (S510), b) the first 2 Preparing metal wool to manufacture an electrode structure (S520), c) forming the prepared metal wool into a predetermined shape (S530), d) putting the metal wool formed in the predetermined shape into a container (S540), e) injecting and curing a polymer into the metal wool contained in the container (S550), f) separating the second electrode structure composed of the cured metal wool and the polymer from the container (S560) and g) Combining the separated second electrode structure with the first electrode structure and the filler part to complete a triboelectric generator (S570).

따라서, 작업자는 1) 얇은 실로 구성된 메탈울을 준비하고, 2) 준비된 메탈을 원하는 형상으로 형성시킨 후 용기에 담으며, 3) 용기에 담겨진 상기 메탈울에 용해된 실리콘러버를 원하는 양만큼 투입시켜 경화시키고, 4) 경화된 메탈울 및 실리콘러버로 이루어진 제 2 전극구조체(320)를 분리시킨다.Therefore, the operator 1) prepares a metal wool composed of a thin thread, 2) forms the prepared metal into a desired shape and puts it in a container, and 3) inserts a desired amount of silicon rubber dissolved in the metal wool contained in the container. It is cured, and 4) the second electrode structure 320 made of the cured metal wool and silicone rubber is separated.

상기 분리된 제 2 전극구조체(320)를 통해 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기(300)를 제조할 수 있다.The triboelectric generator 300 provided with metal wool may be manufactured through the separated second electrode structure 320.

결과적으로, 상기 제 1 전극구조체(310) 및 상기 제 2 전극구조체(320)을 메탈울로 구성하여 복잡한 공정없이 전극구조체를 구비할 수 있고, 폴리머층을 상온에서 경화되는 실리콘러버로 구성함에 따라 추가공정없이 제 2 전극구조체(320)를 제조하여 시간 및 비용을 절감할 수 있다.As a result, since the first electrode structure 310 and the second electrode structure 320 are made of metal wool, the electrode structure can be provided without a complicated process, and the polymer layer is made of a silicone rubber cured at room temperature. It is possible to save time and cost by manufacturing the second electrode structure 320 without an additional process.

또한, 본 발명에 따른 도전성 다공 레이어부가 삽입된 마찰대전 발전기는 외력을 감지하는 센서에 적용되는 마찰대전 발전기가 적용된 센서일 수 있다.In addition, the triboelectric generator in which the conductive porous layer portion is inserted according to the present invention may be a sensor to which a triboelectric generator applied to a sensor for sensing external force is applied.

보다 상세하게는, 상기 마찰대전 발전기가 적용된 센서는 외력에 따라 전기를 발생시키는 마찰대전 발전기를 적용하여 외력의 작용시 발생되는 전기를 신호로 변환하여 전달함으로써 센서로 활용될 수 있다.In more detail, the sensor to which the triboelectric generator is applied may be used as a sensor by applying a triboelectric generator that generates electricity according to an external force to convert electricity generated when an external force is applied to a signal and transmit it.

또한, 본 발명에 따른 도전성 다공 레이어부가 삽입된 마찰대전 발전기는 외력에 의해 발생된 전기를 통해 신체에 장착된 장치를 구동하는 웨어러블 장치용 마찰대전 발전기일 수 있다.In addition, the triboelectric generator in which the conductive porous layer portion is inserted according to the present invention may be a triboelectric generator for a wearable device that drives a device mounted on a body through electricity generated by an external force.

보다 상세하게는, 상기 도전성 다공 레이어부가 삽입된 마찰대전 발전기는 외력에 따라 전기를 발생시키고, 이를 통해 신체에 장착된 웨어러블 장치에 전력을 공급할 수 있다.In more detail, the triboelectric generator in which the conductive porous layer portion is inserted generates electricity according to an external force, and may supply power to a wearable device mounted on the body through this.

따라서, 간단한 구조만으로 웨어러블 장치를 구동시키는 웨어러블 장치용 마찰대전 발전기로 활용가능하다.Therefore, it can be used as a triboelectric generator for a wearable device that drives the wearable device with only a simple structure.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 외력에 따라 발생되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이고, 도 8은 종래의 마찰대전 발전기의 외력에 따라 발생되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing voltage and current generated according to the external force of a triboelectric generator equipped with metal wool according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a voltage and current generated according to the external force of a conventional triboelectric generator. It is a graph showing.

도 7 내지 도 8을 참조하면, 우선, 도 7에서 본 발명에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기는 알루미늄으로 구성된 제 1 전극구조체 및 알루미늄으로 구성된 메탈울이 폴리머층에 의해 둘러싸인 제 2 전극구조체가 외력에 의해서 가압되어 발생되는 전류 및 전압을 OSC(오실로스코프: oscilloscope)측정한 그래프를 도시하였다.Referring to FIGS. 7 to 8, first, in FIG. 7, in the triboelectric generator provided with a metal wool according to the present invention, a first electrode structure composed of aluminum and a second electrode structure surrounded by a metal wool composed of aluminum by a polymer layer A graph obtained by measuring the current and voltage generated by pressurization by an external force was measured by OSC (oscilloscope).

그 중 5kgf의 외력으로 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기를 가압하는 경우 평균전압값은 800V, 평균전류값은 0.4 ㎃이다. 따라서, 본 발명에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기는 5kgf의 외력이 작용할 때, 적어도 평균전압값이 800V, 평균전류값이 0.4 ㎃ 이상의 값을 갖도록 제조되는 것이 바람직하다.Among them, when the triboelectric generator with metal wool is pressurized with an external force of 5kgf, the average voltage value is 800V and the average current value is 0.4 mA. Therefore, it is preferable that the triboelectric generator provided with the metal wool according to the present invention is manufactured to have at least an average voltage value of 800V and an average current value of 0.4 mA or more when an external force of 5 kgf is applied.

반면에, 도 8에 도시된 종래의 마찰대전 발전기는 알루미늄으로 구성된 제 1 전극구조체 및 CNT(탄소나노튜브)가 폴리머층에 의해 둘러싸인 제 2 전극구조체가 외력(5kgf)에 의해서 가압되어 발생되는 전류 및 전압을 OSC(오실로스코프: oscilloscope)측정한 그래프를 도시하였다.On the other hand, in the conventional triboelectric generator shown in FIG. 8, a current generated when a first electrode structure composed of aluminum and a second electrode structure surrounded by a CNT (carbon nanotube) polymer layer are pressed by an external force (5kgf). And a graph obtained by measuring the voltage by OSC (oscilloscope).

종래의 마찰대전 발전기는 상기에서 언급된 외력과 동일한 5kgf의 힘으로 가압하는 경우 평균전압값은 80V, 평균전류값은 15㎂이다.When the conventional triboelectric generator is pressurized with a force of 5 kgf equal to the external force mentioned above, the average voltage value is 80 V, and the average current value is 15 μA.

따라서, 본 발명에 따른 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 경우 평균전압값 및 평균전류값은 최소 10배 이상 높은 수치를 나타낸다.Therefore, in the case of the triboelectric generator equipped with metal wool according to the present invention, the average voltage value and the average current value are at least 10 times higher.

결과적으로, 메탈울이 적용된 마찰대전 발전기를 사용하여 작업공정을 단순화하여 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 보다 높은 평균전압값 및 평균전류값을 가짐으로써, 안정적인 전기를 생산할 수 있으며, 낮은 외력에도 종래의 마찰대전 발전기 보다 높은 높은 평균전압값 및 평균전류값을 생산할 수 있다.As a result, it is possible to save time and cost by simplifying the work process by using a triboelectric generator with metal wool applied, and by having a higher average voltage value and average current value, stable electricity can be produced, and even at low external force. It is possible to produce a higher average voltage value and average current value than the conventional triboelectric generator.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100, 200, 300, 400: 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기
110, 210, 310, 410: 제 1 전극구조체
120, 220, 320, 420: 제 2 전극구조체
311, 411: 제 1 도전층
312, 412: 재료막
121, 221, 321, 421: 제 2 도전층
122, 222, 322, 422: 폴리머층
430: 다공 레이어부
100, 200, 300, 400: triboelectric generator equipped with metal wool
110, 210, 310, 410: first electrode structure
120, 220, 320, 420: second electrode structure
311, 411: first conductive layer
312, 412: material film
121, 221, 321, 421: second conductive layer
122, 222, 322, 422: polymer layer
430: porous layer part

Claims (12)

양전하를 띄는 도전성 재료로 구성된 판상 형상의 제 1 전극구조체;
상기 제 1 전극구조체의 하단에 배치되고, 마찰대전시 음전하를 띄는 도전성 재료로 구성되며, 상기 제 1 전극구조체와 마찰대전 방식으로 접촉되어 전기를 발생시키는 폴리머로 구성된 메탈울을 갖는 제2 전극구조체;
상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체 사이에 공간을 채우도록 배치되고, 가압시 압축되고 가압해제시 본래 형상으로 복원되는 다공성 구조로 형성된 다공레이어부를 포함하며,
상기 다공레이어부는, 상기 제1 전극구조체 및 상기 제2 전극구조체 사이의 공간을 채워 완충작용을 수행하도록 마련되고, 외력에 의해 압력이 발생하였을 때 압축되어 상기 제1 전극구조체 및 상기 제2 전극구조체가 접촉되어 전기가 발생되도록 하며,
상기 다공레이어부는 비전도성 소재로 마련되고, 가압에 의해 압축되면 다공성 구조로 인해 상기 제1 전극구조체 및 상기 제2 전극구조체가 직접 접촉되면서 마찰 대전이 이루어지도록 마련되고,
상기 제1 전극구조체 및 상기 제2 전극구조체는 상호 직접 접촉하여 마찰시 대전열의 차이에 의해 상호 반대 극성의 전하가 생성되어 발전이 이루어지도록 마련되며,
상기 제 2 전극구조체는 기설정된 형상의 상기 메탈울을 용기에 담고 용해된 실리콘 루버를 주입한 다음 상온에서 경화시켜 형성되고,
상기 메탈울을 이루는 선형상의 금속의 길이와 굵기를 조절하여 상기 메탈울의 부피 및 표면적을 조절함으로써 전기의 생산량을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기.
A plate-shaped first electrode structure made of a conductive material having a positive charge;
A second electrode structure having a metal wool disposed at a lower end of the first electrode structure, made of a conductive material exhibiting negative charges during frictional charging, and made of a polymer that generates electricity by contacting the first electrode structure in a frictional charge manner;
And a porous layer part formed of a porous structure that is disposed to fill a space between the first electrode structure and the second electrode structure, and is compressed when pressed and restored to an original shape when the pressure is released,
The porous layer part is provided to fill a space between the first electrode structure and the second electrode structure to perform a buffering function, and is compressed when pressure is generated by an external force to be compressed to the first electrode structure and the second electrode structure. So that electricity is generated by contacting
The porous layer portion is provided with a non-conductive material, and when compressed by pressing, the first electrode structure and the second electrode structure are directly in contact with each other to achieve frictional charging,
The first electrode structure and the second electrode structure are provided in direct contact with each other to generate electric power by generating electric charges of opposite polarities due to a difference in charge heat during friction,
The second electrode structure is formed by containing the metal wool of a predetermined shape in a container, injecting dissolved silicon louvers, and then curing at room temperature,
A triboelectric generator with metal wool, characterized in that provided to control the amount of electricity produced by adjusting the volume and surface area of the metal wool by adjusting the length and thickness of the linear metal forming the metal wool.
삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극구조체 및 상기 제 2 전극구조체는 외부로 연결되어 전기를 공급하도록 각각 인출선이 연결된 것을 특징으로 하는 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기.The triboelectric generator with metal wool according to claim 1, wherein the first electrode structure and the second electrode structure are connected to the outside to supply electricity. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 전극구조체는 양전하를 띄는 메탈울 또는 메탈플레이트로 구성된 것을 특징으로 하는 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기.The triboelectric generator with metal wool according to claim 3, wherein the first electrode structure is made of a metal wool or a metal plate having a positive charge. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 전극구조체에는 양전하를 띄는 나일론, 쿼츠, 실크, 코튼, 알루미늄 중 어느 하나로 구성된 재료막이 일면 또는 전면을 감싸도록 구비된 것을 특징으로 하는 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기.The triboelectric generator with metal wool according to claim 4, wherein the first electrode structure is provided with a material film composed of any one of nylon, quartz, silk, cotton, and aluminum having a positive charge to surround one or the entire surface. . 삭제delete 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 전극구조체에는 음전하를 띄는 폴리머로 구성된 폴리머층이 일부 또는 전면을 감싸도록 구비된 것을 특징으로 하는 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기.The triboelectric generator with metal wool according to claim 3, wherein a polymer layer composed of a polymer having a negative charge is provided to surround a part or the entire surface of the second electrode structure. 제 7 항에 있어서, 상기 폴리머층은 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느 하나로 구성되고, 상기 메탈울에 상기 실리콘러버, 폴리다이메틸실록세인, 에코플렉스, 드래곤스킨, 테프론 용액, 폴리우레탄 중 어느하나를 투입하여 함께 경화시켜 결합되는 것을 특징으로 하는 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기.The method of claim 7, wherein the polymer layer is composed of any one of silicone rubber, polydimethylsiloxane, ecoflex, dragon skin, Teflon solution, and polyurethane, and the silicone rubber and polydimethylsiloxane on the metal wool, A triboelectric generator equipped with metal wool, characterized in that one of ecoflex, dragon skin, Teflon solution, and polyurethane is added and cured together. 삭제delete 제 1 항에 따른, 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 제조방법에 있어서,
a) 상기 제 1 전극구조체 및 다공레이어부를 준비하는 단계;
b) 상기 제 2 전극구조체를 제조하기 위해 메탈울을 준비하는 단계;
c) 상기 준비된 메탈울을 소정의 형상으로 형성하는 단계;
d) 상기 소정의 형상으로 형성된 메탈울을 용기에 담는 단계;
e) 용기에 담긴 메탈울에 폴리머를 주입하여 경화시키는 단계; 및
f) 상기 경화된 메탈울 및 폴리머로 구성된 제 2 전극구조체를 용기에서 분리시키는 단계;
g) 상기 분리된 제 2 전극구조체를 제 1 전극구조체 및 다공레이어부와 결합하여 마찰대전 발전기를 완성하는 단계;
를 포함하는 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기의 제조방법.
In the method of manufacturing a triboelectric generator with metal wool according to claim 1,
a) preparing the first electrode structure and the porous layer part;
b) preparing a metal wool to manufacture the second electrode structure;
c) forming the prepared metal wool into a predetermined shape;
d) placing the metal wool formed in the predetermined shape into a container;
e) hardening by injecting a polymer into the metal wool contained in the container; And
f) separating the second electrode structure composed of the cured metal wool and polymer from the container;
g) combining the separated second electrode structure with the first electrode structure and the porous layer part to complete a triboelectric generator;
Method of manufacturing a triboelectric generator provided with a metal wool comprising a.
제 1 항에 따른, 상기 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기는 외력을 감지하는 센서에 적용되는 것을 특징으로 하는 마찰대전 발전기가 적용된 센서.The sensor to which the triboelectric generator is applied according to claim 1, wherein the triboelectric generator provided with the metal wool is applied to a sensor that detects an external force. 제 1 항에 따른, 상기 메탈울이 구비된 마찰대전 발전기는 외력에 의해 발생된 전기를 통해 신체에 장착된 장치를 구동하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 장치용 마찰대전 발전기.The triboelectric generator for a wearable device according to claim 1, wherein the triboelectric generator provided with the metal wool drives a device mounted on the body through electricity generated by an external force.
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