KR102641518B1 - 차량용 에너지 하베스팅 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1섬유와 제2섬유가 직조된 직물 형태이며, 제1섬유는 압전소자로 구성되어 스트레스의 변화시 발전을 수행하고, 제2섬유는 탄성재질로 형성되어 압축시 복원력을 제공하는 탄성 에너지 포집부; 및 필름 형상의 유전체층과 복수의 탄성재질로 구성된 섬유층이 서로 인접하도록 배치되고, 유전체층과 섬유층은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함함으로써 압축시 유전체층과 섬유층 상호간의 접촉면적 변화에 따라 발전을 수행하는 마찰전기 에너지 포집부;를 포함하고, 차량용 시트 내부에 배치되는 차량용 에너지 하베스팅 시트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 탄성 에너지 포집부 및 마찰전기 에너지 포집부를 포함함으로써 차량의 진동에 의해 압전 및 마찰전기에 의한 발전이 동시에 이루어져 에너지 생성율이 높은 차량용 에너지 하베스팅 시트에 관한 것이다.
센서 및 휴대용 전자기기를 구동하기 위한 배터리 등 외부 전원 공급 장치는 정기적인 교체, 유지 비용 및 환경 문제가 대두되고 있다. 이에 대한 대안 중 하나로 외부 전원 공급 장치 없이 반영구적 에너지를 공급하기 위한 에너지 하베스팅(energy harvesting) 기술이 제안되었다.
에너지 하베스팅 기술은 태양, 바람, 파도, 진동, 인체 움직임 등의 다양한 외부 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변환하는 기술이다. 이러한 기술은 외부 에너지를 전기 에너지로 변환하기 때문에 에너지 공급의 안정성, 보안성 및 지속 가능성이 우수하고, 친환경 에너지 기술로 각광받고 있다. 최근에는 자동차에 이러한 에너지 하베스팅 기술을 적용하려는 시도들이 계속되었다. 구체적으로, 도요타에서는 태양광 패널판을 차량 외부에 설치하여 주행 중 태양광을 받아 에너지를 포집하는 기술을 발표하였다. 또한, BMW에서는 배기관에 열전 소자를 부착하여 에너지를 포집하는 기술을 발표하였다. 그러나, 종래 차량용 에너지 하베스팅 기술들은 차량 외부의 환경적인 요인에 의해 에너지를 포집하는데 한계가 있었다.
이에 대한 대안으로 차량에서 발생하는 진동, 마찰, 압전 등을 이용하는 에너지 하베스팅 기술이 제안되었다. 구체적으로, 진동을 통해 에너지를 포집하는 기술은 서스펜션 진동시 자동차의 일부 장치에 감싸고 있는 코일과 자석의 위치가 변하여 자기장이 변하고 이로 인해 전위차가 발생을 이용하여 전기 에너지를 포집한다. 또한, 압전을 통해 에너지를 포집하는 기술은 압전 재료가 외부의 힘에 의해 물질이 변형되면서 양의 전하와 음의 전하 위치가 어긋나는 전기쌍극자 현상에 의해 전기장이 형성됨을 이용한다.
그러나, 자기장 변화를 통한 진동 에너지 포집은 다른 에너지 하베스팅 기술에 비해 생산되는 전압이 매우 낮은 단점이 있으며, 압전 기술을 이용한 에너지 하베스팅 기술은 통상적으로 타어어나 댐퍼 등에 적용되는데, 타이어에 적용할 경우 지면과의 지속적 마찰로 내구성이 떨어지는 단점이 있으며, 댐퍼 등에 적용할 경우에는 대면적화에 한계가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 차량 내부인 시트에 적용함으로써 환경적인 요인의 영향을 받지 않으면서 전기에너지를 생산할 수 있고 내구성이 우수한 차량용 에너지 하베스팅 시트를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량용 에너지 하베스팅 시트는 제1섬유와 제2섬유가 직조된 직물 형태이며, 제1섬유는 압전소자로 구성되어 스트레스의 변화시 발전을 수행하고, 제2섬유는 탄성재질로 형성되어 압축시 복원력을 제공하는 탄성 에너지 포집부; 및 필름 형상의 유전체층과 복수의 탄성재질로 구성된 섬유층이 서로 인접하도록 배치되고, 유전체층과 섬유층은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함함으로써 압축시 유전체층과 섬유층 상호간의 접촉면적 변화에 따라 발전을 수행하는 마찰전기 에너지 포집부;를 포함하고, 차량용 시트 내부에 배치된다.
차량용 에너지 하베스팅 시트는 상부에 탄성 에너지 포집부가 배치되고, 탄성 에너지 포집부의 하부에 마찰전기 에너지 포집부가 배치될 수 있다.
탄성 에너지 포집부는 외부로 노출된 제1섬유의 표면에 배치되는 스킨층을 더 포함할 수 있다.
스킨층은 절연성 및 탄성을 갖는 소재로 형성될 수 있다.
제2섬유는 절연성 및 탄성을 갖는 소재로 구성되며 중공형 구조를 가질 수 있다.
유전체층은 절연성을 갖는 소재로 구성된 절연층, 절연층의 일면에 배치되는 전극 및 절연층의 타면에 배치되고 유전물질로 형성된 유전물질층으로 구성될 수 있다.
마찰전기 에너지 포집부는 유전물질층 상에 섬유층이 형성될 수 있다.
마찰전기 에너지 포집부는 복수의 섬유층이 중첩된 형태를 포함하고, 인접한 섬유층들은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함할 수 있다.
마찰전기 에너지 포집부는 최외곽 섬유층의 외부 표면에 각각 유전체층이 배치될 수 있다.
섬유층은 탄성재질로 형성되고 표면이 유전물질로 코팅된 복수개의 탄성체로 구성될 수 있다.
마찰전기 에너지 포집부는 복수의 섬유층이 중첩된 형태를 포함하고, 각 섬유층은 복수개의 탄성체가 평행하게 배치되어 형성되고, 인접한 섬유층들은 탄성체의 배치방향이 서로 교차할 수 있다.
마찰전기 에너지 포집부는 최외곽의 일면 및 타면에 절연성을 갖는 소재로 구성된 보호층을 더 포함할 수 있다.
차량용 에너지 하베스팅 시트는 복수개의 마찰전기 에너지 포집부를 포함할 수 있다.
본 발명의 차량용 에너지 하베스팅 시트는 탄성 에너지 포집부 및 마찰전기 에너지 포집부를 포함함으로써 차량의 진동에 의해 압전 및 마찰전기에 의한 발전이 동시에 이루어져 에너지 포집율이 높다. 또한, 본 발명의 차량용 에너지 하베스팅 시트는 큰 외력이 인가된 상태에서도 에너지 포집이 가능하고, 차량 내부인 시트에 적용되어 시간 및 환경적 요인에 따른 제약을 받지 않고 지속적으로 에너지 포집이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 에너지 하베스팅 시트의 단면도이다.
도 2 및 4는 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 에너지 포집부의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 에너지 포집부 사진이다.
도 5 및 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰전기 에너지 포집부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰전기 에너지 포집부 사진이다.
도 8 및 10은 본 발명의 실시예 1의 탄성 에너지 포집부 및 마찰전기 에너지 포집기에서 인가된 힘과 포집된 전압의 관계 그래프이다.
도 9 및 11은 본 발명의 실시예 1의 탄성 에너지 포집부 및 마찰전기 에너지 포집기에서 인가된 힘과 포집된 전류의 관계 그래프이다.
도 2 및 4는 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 에너지 포집부의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 에너지 포집부 사진이다.
도 5 및 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰전기 에너지 포집부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰전기 에너지 포집부 사진이다.
도 8 및 10은 본 발명의 실시예 1의 탄성 에너지 포집부 및 마찰전기 에너지 포집기에서 인가된 힘과 포집된 전압의 관계 그래프이다.
도 9 및 11은 본 발명의 실시예 1의 탄성 에너지 포집부 및 마찰전기 에너지 포집기에서 인가된 힘과 포집된 전류의 관계 그래프이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
본 명세서에서 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 에너지 하베스팅 시트의 단면도이고, 도 2 및 4는 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 에너지 포집부의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 에너지 포집부 사진이고, 도 5 및 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰전지 에너지 포집부의 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰전기 에너지 포집부 사진이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 에너지 하베스팅 시트(10)는 제1섬유(110)와 제2섬유(120)가 직조된 직물 형태이며, 제1섬유(110)는 압전소자로 구성되어 스트레스의 변화시 발전을 수행하고, 제2섬유(120)는 탄성재질로 형성되어 압축시 복원력을 제공하는 탄성 에너지 포집부(100); 및 필름 형상의 유전체층(211, 212)과 복수의 탄성재질로 구성된 섬유층(260)이 서로 인접하도록 배치되고, 유전체층(211, 212)과 섬유층(260)은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함함으로써 압축시 유전체층(211, 212)과 섬유층(260) 상호간의 접촉면적 변화에 따라 발전을 수행하는 마찰전기 에너지 포집부(200);를 포함하고, 차량용 시트 내부에 배치된다.
도 1을 참조하면, 차량용 에너지 하베스팅 시트(10)는 상부에 탄성 에너지 포집부(100)가 배치되고, 탄성 에너지 포집부(100)의 하부에 마찰전기 에너지 포집부(200)가 배치될 수 있다.
도 2 및 3을 참조하면, 탄성 에너지 포집부(100)는 압전소자로 구성된 제1섬유(110)와 탄성재질로 형성된 제2섬유(120)가 직조된 직물 형태이다. 구체적으로, 탄성 에너지 포집부(100)는 제1섬유(110)와 제2섬유(120)가 교차하여 직조된 직물 형태일 수 있다. 즉, 탄성 에너지 포집부(100)는 제1섬유(110)와 제2섬유(120) 중 어느 하나가 씨실이고, 다른 하나가 날실로 직조된 직물 형태일 수 있다.
도 4를 참조하면, 외력에 의해 상하 진동이 발생하면, 탄성 에너지 포집부(100)는 제2섬유(120)와 직조되어 올록볼록한 형태의 제1섬유(110)가 평평하게 펴지면서 발생하는 내부 스트레스에 의한 압전 현상에 의해 제1섬유(110)의 양면에 배치된 전극(140) 간에 전기 에너지가 발생할 수 있다. 또한, 차량에서 발생하는 진동에 의해 탄성 에너지 포집부(100)가 펴졌다 구부러졌다 하면서 제1섬유(110)에 걸리는 스트레스가 변하고, 이로 인해 교류 전압/전류가 발생할 수 있다.
도 3을 참조하면, 탄성 에너지 포집부(100)는 복수개의 제1섬유(110)가 평행하게 서로 이격되어 배치된 형태를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1섬유(110)의 압전소자는 압전필름, 또는 압전분말과 중합체의 혼합물 등을 들 수 있다. 구체적으로, 제1섬유(110)는 PVDF(polyvinylidene fluoride), PZT(lead zirconate titanate) 중 어느 1종 이상을 포함하는 압전필름으로 구성될 수 있다.
또한, 압전분말은, 예를 들어, PZT(lead zirconate titanate), 티탄산바륨(BaTiO3), PVDF-TrFE(polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene) 등을 들 수 있다. 나아가, 상기 압전소자는 상기 압전분말과 실리콘 기반의 탄성 중합체를 혼합한 압전 나노복합체, 또는 상기 압전 나노복합체와 탄소나노튜브(carbon nano tube, CNT) 또는 은나노와이어(Ag NWs) 등의 나노와이어를 혼합한 복합체를 사용할 수도 있다.
압전분말과 혼합 가능한 중합체는, 예를 들어, 폴리디메틸실록산(PDMS)을 들 수 있다.
제1섬유(110)는 양면에 전극(140, 141, 142)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1섬유(110)는 일면에 제1전극(141) 및 타면에 제2전극(142)이 형성될 수 있다. 제1전극(141)과 제2전극(142)은 외력에 의한 변형으로부터 제1섬유(110)에 의해 생성되는 전기에너지를 외부회로에 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 제1전극(141)과 제2전극(142)은 전기적으로 연결되고, 탄성 에너지 포집부(100)에서 생산된 전기에너지를 저장하는 저장회로(미도시)를 더 포함할 수 있다(도 4 참조). 구체적으로, 제1전극(141) 및 제2전극(142)은 외력에 의한 변형으로부터 제1섬유(110)에 의해 생성되는 전기에너지를 저장회로(미도시)에 제공할 수 있다.
제1전극(141) 및 제2전극(142)은 다양한 전도성 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1전극(141) 및 제2전극(142)의 소재는 금속, 전도성 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 제1전극(141) 및 제2전극(142)은 제1섬유(110)에 의해 생성되는 전기에너지를 외부회로에 제공할 수 있는 다양한 형태로 제1섬유(110) 표면에 배치될 수 있다.
제2섬유(120)는 절연성 및 탄성을 갖는 소재로 구성되며 중공형 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 제2섬유(120)는 튜브 형상을 가질 수 있으며, 보다 구체적으로, 실리콘 튜브일 수 있다.
또한, 제2섬유(120)는 천연 섬유 및 인조섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 천연 섬유는 예를 들어, 면화, 코이어(coir), 아마, 모시풀, 황마, 삼 등의 식물섬유, 양모, 산양모, 낙타털, 캐시미어 등의 동물 섬유, 또는 석면 등의 광물 섬유를 들 수 있다. 인조 섬유는 예를 들어, 금속섬유, 유리섬유 등의 무기 섬유, 또는 폴리아마이드계 섬유, 아크릴계 섬유, 폴리에스터계 섬유 등의 유기 섬유를 들 수 있다.
탄성 에너지 포집부(100)는 외부로 노출된 제1섬유(110)의 표면에 배치되는 스킨층(130)을 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1섬유(110)는 위로 볼록한 부분에서 인장 스트레스가 발생하고, 아래로 오목한 부분에는 수축 스트레스가 즉, 반대의 스트레스가 발생하기 때문에 외력에 의해 제1섬유(110)가 퍼지면서 전하가 상쇄되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 외부로 노출된 제1섬유(110)의 표면에 스킨층(130)을 형성함으로써 제1섬유(110)의 위로 볼록한 부분 및 아래로 오목한 부분에서 동일한 스트레스가 발생하도록할 수 있다.
스킨층(130)은 절연성 및 탄성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스킨층(130)은 OHP 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름 등을 들 수 있다.
또한, 스킨층(130)의 두께는 제1섬유(110)의 두께보다 클 수 있다.
마찰전기 에너지 포집부(200)는 탄성 에너지 포집부(100)의 하부에 배치되며, 통상적으로 차량용 시트 내부를 채우는 스폰지를 대체하는 역할을 한다. 또한, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 전하 대전 및 정전기 유도 현상을 이용하여 전기에너지를 포집한다(도 7 참도).
도 1, 5 및 6을 참조하면, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 필름 형상의 유전체층(211, 212)과 복수의 탄성재질로 구성된 섬유층(260)이 서로 인접하도록 배치된다.
유전체층(211, 212)과 섬유층(260)은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함함으로써 압축시 유전체층(211, 212)과 섬유층(260) 상호간의 접촉면적 변화에 따라 발전을 수행한다. 도 7을 참조하면, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 외력이 인가될 경우, 유전체층(211, 212)과 섬유층(260) 간의 접촉 및 분리에 의해 발생하는 전기에너지를 포집할 수 있다.
도 4를 참조하면, 유전체층(211, 212)은 절연성을 갖는 소재로 구성된 절연층(231, 232), 절연층(231, 232)의 일면에 배치되는 전극(221, 222) 및 절연층(231, 232)의 타면에 배치되고 유전물질로 형성된 유전물질층(241, 242)으로 구성될 수 있다. 또한, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 유전물질층(241, 242) 상에 섬유층(260, 261, 262)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 외력에 의해 유전물질층(241, 242)의 유전물질과 섬유층(260)의 유전물질이 접촉 및 가압되어 물질 특성에 따라 양의 전하(+)와 음의 전하(-)로 대전된다((a)→(b)). 이후 외력이 제거되어 유전물질층(241, 242)과 섬유층(260)의 접촉면적이 넓어지면 유전물질층(241, 242)과 전극(221, 222) 사이에 정전기 유도 현상에 의해 전자가 이동한다((b)→(c)). 이때, 전자는 초기 상태로 돌아갈 때까지 이동할 수 있다((c)→(d)). 이후 다시 힘을 인가하면 반대 방향으로 전자가 이동한다((d)→(e)). 마찰전기 에너지 포집부(200)는 상술한 바와 같은 단계를 반복하여 전기에너지를 포집할 수 있다.
또한, 차량 내에서 발생하는 진동에 의해 유전체층(211, 212)과 섬유층(260)은 접촉 및 분리가 반복됨으로써 전자의 이동 방향이 달라지고 이로 인해 마찰전기 에너지 포집부(200)에는 교류 전압/전류가 발생할 수 있다. 나아가, 마찰전기 에너지 포집부(200)에서의 에너지 포집은 직류 전압/전류에 의해서 발생하므로 전극에 브릿지 정류기를 달아 직류 전압/전류를 발생시킬 수 있다.
마찰전기 에너지 포집부(200)는 복수개의 유전체층(211, 212)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 섬유층(260) 및 섬유층(260)의 양면에 형성된 유전체층(211, 212)를 포함할 수 있다. 즉, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 상부에 제1유전체층(211), 제1유전체층(211)의 하부에 형성된 섬유층(260, 261, 262), 및 섬유층(260, 261, 262)의 하부에 형성된 제2유전체층(212)를 포함할 수 있다.
절연층(231, 232)은 절연성을 갖는 소재로 구성되며, 예를 들어, 절연성 및 신축성을 갖는 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 절연층(231, 232)은 폴리염화비닐(PVC), 폴리이미드(PE) 등의 탄성중합체(elastomer)로 구성될 수 있다.
절연층(231, 232)의 일면에 배치되는 전극(221, 222)은 다양한 전도성 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 금속, 전도성 폴리머 등으로 형성될 수 있다. 또한, 전극(221, 222)은 유전체층(211, 212)과 섬유층(260)의 접촉 및 분리에 의해 생성되는 전기에너지를 외부회로에 제공할 수 있는 다양한 형태로 배치될 수 있다.
구체적으로, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 제1유전체층(211), 제1유전체층(211)의 하부에 형성된 섬유층(260, 261, 262), 및 섬유층(260, 261, 262)의 하부에 형성된 제2유전체층(212)을 포함하고, 제1유전체층(211)의 제3전극(221) 및 제2유전체층(212)의 제4전극(222)은 전기적으로 연결될 수 있다(도 7 참조).
더불어, 제1유전체층(211)의 제1유전물질층(241)과 섬유층(260, 261), 및 제2유전체층(212)의 제2유전물질층(242)과 섬유층(260, 262)은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1유전물질층(241)이 음전하 유전물질을 포함할 경우, 제1유전물질층(241)과 접촉하는 제1섬유층(261)은 양전하 유전물질을 포함할 수 있다. 또한, 제2유전물질층(242)이 양전하 유전물질을 포함할 경우, 제2유전물질층(242)과 접촉하는 제2섬유층(262)은 음전하 유전물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 음전하 유전물질은 할로겐-알킬실란, 할로겐화 실란, 플루오로실란 등의 음전자 친화성 자기조립단분자막(Self Assembled Monolayer) 형성용 물질을 들 수 있다. 할로겐-알킬실란은, 예를 들어, 플루오로알킬실란(fluoroalkylsilane, FAS), 플루오로알킬트리클로로실란(fluoroalkyltrichlorosilane), 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥실 트리클로로실란(tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl trichlorosilane), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로도데실트리클로로실란(1H,1H,2H,2H-perfluorododecyltrichlorosilane, FOTS) 등을 들 수 있다. 또한, 할로겐화 실란은, 예를 들어, 플루오로실란, 클로로실란 등을 들 수 있다.
예를 들어, 양전하 유전물질은 3-아미노프로필트리에폭시실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES), 3-글리시독시프로필트리에톡시실란(3-glycidoxypropyltriethoxysilane, GPTES), 4-아미노티오페놀(4-aminothiophenol), 시스테아민 하이드로클로라이드(cysteamine hydrochloride) 등을 들 수 있다.
마찰전기 에너지 포집부(200)는 복수의 섬유층(260, 261, 262)이 중첩된 형태를 포함하고, 인접한 섬유층들(260, 261, 262)은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함할 수 있다. 도 1 및 5를 참조하면, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 제1유전체층(211), 제1섬유층(261), 제2섬유층(262) 및 제2유전체층(212)이 순차적으로 배치된 형태를 포함하고, 제1섬유층(261)과 제2섬유층(262)은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함할 수 있다.
또한, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 최외곽 섬유층(261, 262)의 외부 표면에 각각 유전체층(211, 212)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1유전체층(211)의 제1유전물질층(241)과 제1섬유층(261), 및 제2유전체층(212)의 제2유전물질층(242)과 제2섬유층(262)은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함할 수 있다.
섬유층(260, 261, 262)은 탄성재질로 구성되고 유전물질을 포함한다. 구체적으로, 섬유층(260, 261, 262)은 탄성재질로 형성되고 표면이 유전물질로 코팅된 복수개의 탄성체로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 섬유층(260, 261, 262)은 절연성 및 탄성을 갖는 소재로 구성되며 중공형 구조를 갖고 표면이 유전물질로 코팅처리된, 복수개의 탄성체로 구성될 수 있다. 더 구체적으로, 섬유층(260, 261, 262)은 표면이 유전물질로 코팅된 튜브일 수 있으며, 바람직하게는, 표면이 유전물질로 코팅된 실리콘 튜브일 수 있다.
섬유층(260, 261, 262)의 표면에 포함될 수 있는 유전물질은 유전체층(211, 212)에서 설명한 바와 같다.
또한, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 복수의 섬유층(261, 262)이 중첩된 형태를 포함하고, 각 섬유층(261, 262)은 복수개의 탄성체가 평행하게 배치되어 형성되고, 인접한 섬유층들(261, 262)은 탄성체의 배치방향이 서로 교차할 수 있다(도 6 참조).
도 5 및 7을 참조하면, 마찰전기 에너지 포집부(200)는 최외곽의 일면 및 타면에 절연성을 갖는 소재로 구성된 보호층(281, 282)을 더 포함할 수 있다.
보호층(281, 282)은 절연성을 갖는 소재로 구성되며, 예를 들어, 절연성 및 신축성을 갖는 소재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 보호층(281, 282)은 폴리염화비닐(PVC), 폴리이미드(PE) 등의 탄성중합체(elastomer)로 구성될 수 있다.
차량용 에너지 하베스팅 시트(10)는 복수개의 마찰전기 에너지 포집부(200)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 1 및 5를 참조하면, 차량용 에너지 하베스팅 시트(10)는 제1보호층(281), 제1유전체층(211), 섬유층(260), 제2유전체층(212) 및 제2보호층(282)가 순차적으로 배치된 마찰전기 에너지 포집부(200)를 2개 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.
[
실시예
]
실시예
1. 차량용 에너지
하베스팅
시트의 제조
1-1: 탄성 에너지
포집부의
제조
제1섬유(110)로 PVDF(polyvinylidene fluoride)를 사용하고, 제2섬유(120)로 실리콘 튜브를 사용하고, 제1섬유(110)의 양면을 진공 박막증착 공정으로 구리 및 니켈을 증착하여 제1전극(141) 및 제2전극(142)을 형성하고, 양면에 전극이 형성된 제1섬유(110)와 제2섬유(120)를 직조하여 직물 형태의 25cm × 25cm(가로×세로)의 탄성 에너지 포집부(100)를 제조하였다(도 3 참조).
1-2: 마찰전기 에너지
포집부의
제조
제1보호층(281)으로 PVC 필름을 사용하고, 제1보호층(281)의 하부에 전도성 테이프로 제3전극(221)을 형성하고, 제3전극(221)의 하부에 PVC 필름으로 제1절연층(231)을 형성하고, 제1절연층(231)의 하부를 FAS로 코팅하여 제1유전물질층(241)을 형성하여 제1유전체층(211)을 제조하였다. 제1유전체층(211)의 하부에 표면을 APTES로 코팅한 실리콘 튜브를 복수개 평행하게 배치하여 제1섬유층(261)을 형성하고, 제1섬유층(261)의 하부에 표면을 FAS로 코팅한 실리콘 튜브를 복수개 평행하게 배치하여 제2섬유층(262)을 형성하였다. 이때, 제1섬유층(261)의 배치방향과 제2섬유층(262)의 배치방향은 서로 교차하게 배치하였다. 이후 제2섬유층(262)의 하부에 APTES로 코팅하여 제2유전물질층(242)을 형성하고, 제2유전물질층(242)의 하부에 PVC 필름으로 제2절연층(232)을 형성하고, 제2절연층(232)의 하부에 전도성 테이프로 제4전극(222)을 형성하여 제2유전체층(212)을 제조하였다. 이후, 제4전극(222)의 하부에 PVC 필름으로 제2보호층(281)을 형성하여 마찰전기 에너지 포집부(200)를 제조하였다. 이후, 제2보호층(281)을 기준으로 대칭이 되도록 마찰전기 에너지 포집부(200)를 2개 배치하여 20cm × 20cm(가로×세로)의 마찰전기 에너지 포집기를 제조하였다(도 5 및 6 참조).
시험예
1. 발전량 측정
1-1: 인가 주파수 1㎐
실시예 1의 탄성 에너지 포집부(100) 및 마찰전기 에너지 포집기에 도 8과 같이 함수 발생기, 전압 및 전류 측정기, 전류 측정기, 가진기, 인가되는 힘 측정기 등을 설치하고, 1㎐의 주파수를 사용하고, 표 1과 같이 가진기에 인가되는 전압 및 가진기의 힘을 변화시키면서 1시간 동안 탄성 에너지 포집부(100) 및 마찰전기 에너지 포집기로 포집되는 전기에너지의 전압 및 전류량을 측정하였다. 이때, 측정한 포집된 전압 및 전류량은 표 1에 나타냈다.
| 가진기에 인가되는 전압(Vp -p) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | |
| 가진기의 힘(N) | 2 | 3.5 | 4.8 | 6 | 7.2 | |
| 포집되는 전압 | 탄성 에너지 포집부(mV) | 43 | 72 | 121 | 137 | 195 |
| 마찰전기 에너지 포집기(mV) | 62 | 168 | 314 | 537 | 680 | |
| 포집되는 전류 | 탄성 에너지 포집부(㎁) | 23 | 34 | 64 | 79 | 94 |
| 마찰전기 에너지 포집기(㎂) | 0.2 | 0.31 | 0.54 | 0.77 | 1.1 | |
표 1에서 보는 바와 같이, 인가되는 외력이 클수록 탄성 에너지 포집부 및 마찰전기 에너지 포집기에서 포집되는 전압 및 전류량이 증가하였다.
1-2: 인가 주파수 2㎐
2㎐의 주파수를 사용한 것을 제외하고는, 시험예 1-1과 동일한 방법으로 탄성 에너지 포집부(100) 및 마찰전기 에너지 포집기로 포집되는 전기에너지의 전압 및 전류량을 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타냈다.
| 가진기에 인가되는 전압(Vp -p) | 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 가진기의 힘(N) | 4 | 6.2 | 7.1 | 8 | |
| 포집되는 전압 | 탄성 에너지 포집부(mV) | 74 | 125 | 139 | 165 |
| 마찰전기 에너지 포집기(mV) | 164 | 332 | 672 | 846 | |
| 포집되는 전류 | 탄성 에너지 포집부(㎁) | 34 | 63 | 71 | 82 |
| 마찰전기 에너지 포집기(㎂) | 0.33 | 0.74 | 1.05 | 1.31 | |
표 2에서 보는 바와 같이, 사용한 주파수가 변해도 인가되는 외력이 클수록 탄성 에너지 포집부 및 마찰전기 에너지 포집기에서 포집되는 전압 및 전류량이 증가하였다.
1-3: 인가 주파수 1㎐ 내지 2㎐
1㎐, 1.5㎐ 또는 2㎐의 주파수, 및 100N 내지 500N의 힘을 인가한 것을 제외하고는, 시험예 1-1과 동일한 방법으로 탄성 에너지 포집부(100) 및 마찰전기 에너지 포집기로 포집되는 전기에너지의 전압 및 전류량을 측정하였다. 이때, 탄성 에너지 포집부(100)에서 포집된 전기에너지의 개방전압 측정 결과는 도 8에, 단락전류 측정 결과는 도 9에 나타냈고, 마찰전기 에너지 포집기에서 포집된 전기에너지의 개방전압 측정 결과는 도 10에, 단락전류 측정 결과는 도 11에 나타냈다.
도 8 내지 11에서 보는 바와 같이, 인가되는 힘 및 사용한 주파수가 증가할수록 탄성에너지 포집부(100) 및 마찰전기 에너지 포집기에서 포집된 전기에너지의 개방전압 및 단락전류도 증가하였다.
1-4: 실제 주행 차량에 적용시 예상 출력
차량에 50kg의 체중을 갖는 승객이 시트에 앉고, 차량이 2m/s2의 가속도로 주행한다고 가정하고, 탄성에너지 포집부(100) 및 마찰전기 에너지 포집기에 인가되는 힘을 계산하면 100N이 나온다. 이때, 2㎐의 주파수를 사용하여 1시간 동안 탄성에너지 포집부(100) 및 마찰전기 에너지 포집기에서 포집되는 전압, 전류 및 전력량을 계산하였으며, 그 예상값을 표 3에 나타냈다.
| 포집되는 전압 | 탄성 에너지 포집부(mV) | 25 |
| 마찰전기 에너지 포집기(mV) | 25 | |
| 포집되는 전류 | 탄성 에너지 포집부(㎂) | 20 |
| 마찰전기 에너지 포집기(㎂) | 20 | |
| 포집되는 전력 (mW) | 0.3 | |
10: 차량용 에너지 하베스팅 시트 100: 탄성 에너지 포집부
110: 제1섬유 120: 제2섬유
200: 마찰전기 에너지 포집부 211: 제1유전체층
212: 제2유전체층 221, 222: 전극
231, 232: 절연층 241, 242: 유전물질층
260, 261, 262: 섬유층
110: 제1섬유 120: 제2섬유
200: 마찰전기 에너지 포집부 211: 제1유전체층
212: 제2유전체층 221, 222: 전극
231, 232: 절연층 241, 242: 유전물질층
260, 261, 262: 섬유층
Claims (13)
- 제1섬유와 제2섬유가 직조된 직물 형태이며, 제1섬유는 압전소자로 구성되어 스트레스의 변화시 발전을 수행하고, 제2섬유는 탄성재질로 형성되어 압축시 복원력을 제공하는 탄성 에너지 포집부; 및
필름 형상의 유전체층과 복수의 탄성재질로 구성된 섬유층이 서로 인접하도록 배치되고, 유전체층과 섬유층은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함함으로써 압축시 유전체층과 섬유층 상호간의 접촉면적 변화에 따라 발전을 수행하는 마찰전기 에너지 포집부를 포함하고;
차량용 시트 내부에 배치되며;
유전체층은 절연성을 갖는 소재로 구성된 절연층, 절연층의 일면에 배치되는 전극 및 절연층의 타면에 배치되고 유전물질로 형성된 유전물질층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 1에 있어서,
차량용 에너지 하베스팅 시트는 상부에 탄성 에너지 포집부가 배치되고, 탄성 에너지 포집부의 하부에 마찰전기 에너지 포집부가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 1에 있어서,
탄성 에너지 포집부는 외부로 노출된 제1섬유의 표면에 배치되는 스킨층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 3에 있어서,
스킨층은 절연성 및 탄성을 갖는 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 1에 있어서,
제2섬유는 절연성 및 탄성을 갖는 소재로 구성되며 중공형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
마찰전기 에너지 포집부는 유전물질층 상에 섬유층이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 1에 있어서,
마찰전기 에너지 포집부는 복수의 섬유층이 중첩된 형태를 포함하고, 인접한 섬유층들은 서로 다른 극성의 유전물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 8에 있어서,
마찰전기 에너지 포집부는 최외곽 섬유층의 외부 표면에 각각 유전체층이 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 1에 있어서,
섬유층은 탄성재질로 형성되고 표면이 유전물질로 코팅된 복수개의 탄성체로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 10에 있어서,
마찰전기 에너지 포집부는 복수의 섬유층이 중첩된 형태를 포함하고,
각 섬유층은 복수개의 탄성체가 평행하게 배치되어 형성되고, 인접한 섬유층들은 탄성체의 배치방향이 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 1에 있어서,
마찰전기 에너지 포집부는 최외곽의 일면 및 타면에 절연성을 갖는 소재로 구성된 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트. - 청구항 1에 있어서,
차량용 에너지 하베스팅 시트는 복수개의 마찰전기 에너지 포집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 에너지 하베스팅 시트.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180113850A KR102641518B1 (ko) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 차량용 에너지 하베스팅 시트 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180113850A KR102641518B1 (ko) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 차량용 에너지 하베스팅 시트 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20200034875A KR20200034875A (ko) | 2020-04-01 |
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Family
ID=70276318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180113850A KR102641518B1 (ko) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 차량용 에너지 하베스팅 시트 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2013022459A (ja) | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 圧電モジュール及びこれを含む車両用シート |
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2018
- 2018-09-21 KR KR1020180113850A patent/KR102641518B1/ko active IP Right Grant
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