KR20120042105A - 전기 에너지 발생장치 및 이를 포함하는 전기 에너지 저장장치 - Google Patents

전기 에너지 발생장치 및 이를 포함하는 전기 에너지 저장장치 Download PDF

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KR20120042105A
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남승훈
장훈식
전상구
백운봉
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한국표준과학연구원
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Abstract

본 발명은 판상의 제1전극과, 상기 제1전극 상에 형성된 나노 압전소자, 및 상기 나노 압전소자의 상에 형성되는 제2전극을 포함하되, 상기 제2전극과 상기 나노 압전소자의 사이에는 탄소나노튜브 시트가 형성되고, 상기 탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 일방향으로 배향되어 상기 제2전극에 고정된 전기 에너지 발생장치 및 이를 포함하는 전기 에너지 저장장치를 개시한다.

Description

전기 에너지 발생장치 및 이를 포함하는 전기 에너지 저장장치{APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY AND ELECTRICAL ENERGY STORAGE DEVICE CONTAINING THE SAME}
본 발명은 전기 에너지 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 복수 개의 나노 압전소자에 균일하게 압력을 가하여 전기 에너지를 발생시킬 수 있는 전기 에너지 발생장치 및 이를 포함하는 전기 에너지 저장장치에 관한 것이다.
압전소자(Piezoelectric Element)란 외부로부터 기계적 힘을 받아 변형이 생기면 전기가 발생하거나, 역으로 외부에서 전기를 가하면 기계적 힘이 발생하여 변형이 생기는 전기소자이다.
최근 기술의 발전에 따라 각종 센서들과 중요기기를 원격으로 제어하기 위한 원격제어장치가 많이 사용되고 있는 추세이며, 센서나 원격제어장치의 구동 전원을 배터리 대신에 이러한 나노 압전소자를 이용하여 전기 에너지를 발생시켜 반 영구적으로 사용하려는 노력이 계속되고 있다.
나노 압전소자는 일반적으로 굽힘보다 누름에 압력을 받을 경우 전압강하가 높게 나타나므로 기판에 수직하게 형성되는 것이 좋으며, 동일한 압력을 받기 위하여 모두 동일한 길이로 제어되는 것이 좋다.
그러나 실제 복수 개의 나노 압전소자를 모두 수직하게 동일한 길이로 제어하는 것은 고도의 기술을 요하며, 따라서 필연적으로 나노 압전소자는 어느 정도의 길이 차이를 갖고 기판으로부터 수직하게 성장하지 않을 확률이 존재하게 된다.
그 결과 외부에서 일정한 힘이 가해질 때 상대적으로 길게 성장된 나노 압전소자에는 압력이 집중되어 부러지는 문제가 있고, 특히 상대적으로 짧게 성장된 나노 압전소자에는 압력이 가해지지 않아 전기 에너지를 발생하지 못하게 되어 전기 에너지 발생장치 및 저장장치의 효율이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 탄소나노튜브 시트를 이용하여 길이가 상이한 복수 개의 나노 압전소자에 균일하게 압력을 가할 수 있는 전기 에너지 발생장치 및 이를 포함하는 전기 에너지 저장장치를 개시한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전기 에너지 발생장치는 판상의 제1전극과, 상기 제1전극 상에 형성된 나노 압전소자, 및 상기 나노 압전소자의 상에 형성되는 제2전극을 포함하되, 상기 제2전극과 상기 나노 압전소자의 사이에는 탄소나노튜브 시트가 형성되고, 상기 탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 일방향으로 배향되어 상기 제2전극에 고정된다.
또한 탄소나노튜브 시트의 두께는 100nm 이상으로 형성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전기 에너지 저장장치는 판상의 제1전극과, 상기 제1전극 상에 형성된 복수 개의 나노 압전소자와, 상기 나노 압전소자 상에 형성되는 제2전극을 포함하는 전기 에너지 발생장치, 및 상기 나노 압전소자에서 발생되는 에너지를 저장하는 저장부를 포함하되, 상기 전기 에너지 발생장치는 상기 제2전극과 상기 나노 압전소자의 사이에 탄소나노튜브 시트가 형성되고, 상기 탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 일방향으로 배향되어 상기 제2전극에 고정된다.
본 발명에 따르면 서로 길이가 다른 나노 압전소자에 균일한 압력이 가해져 에너지 발생 효율이 증가하고, 과도한 압력에 의하여 나노 압전소자가 부러지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 발생장치의 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 발생장치의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 전기 에너지 발생장치에 압력이 가해진 상태를 보여주는 개략도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장장치의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트를 제조하는 과정을 보여주는 개략도이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트가 형성되는 과정을 보여주는 확대도이고,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 탄소나노튜브 시트를 보여주는 사진이고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 탄소나노튜브 시트의 두께를 보여주는 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 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 출원에서, "포함한다" 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.
또한 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 발생장치는 판상의 제1전극(30)과, 상기 제1전극(30) 상에 형성된 복수 개의 나노 압전소자(40), 및 상기 나노 압전소자(40)의 상부에 형성되는 탄소나노튜브 시트(50)를 포함한다.
상기 제1전극(30)은 플렉시블(flexible)한 하부 기판(20)상에 형성되는 전도성 물질로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 기판상에 금, 구리, 알루미늄과 같은 금속재질 또는 인-주석산화물(ITO)과 같은 물질이 증착 또는 적층 등의 방법에 의하여 구현될 수 있다.
상기 제1전극(30)의 외측에는 연결 전극(81)이 더 형성되어 외부에서 전원과 용이하게 연결되도록 구성될 수도 있다.
상기 나노 압전소자(40)는 마찰이나 압력이 가해지는 경우 압전효과(piezoelectric effect)에 의해 전기를 발생시키는 소자로서 일반적으로 제조될 수 있는 압전소자가 모두 적용가능하다.
상기 나노 압전소자(40)는 다결정 구조인 박막으로 형성하는 것보다 단결정 구조인 막대 형상을 복수 개로 형성하는 것이 지속적인 굽힘이나 압력을 통하여 에너지를 용이하게 수집할 수 있다.
또한 발생시킬 수 있는 전기 에너지량을 높이기 위해 상기 나노 압전소자(40)는 상기 제1전극(30) 상에 복수 개가 최대한 밀집 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 나노 압전소자(40)로는 산화아연(ZnO), 강유전체(PZT), 질화알루미늄(ALN)으로부터 이루어지는 그룹에서 어느 하나 이상의 물질이 선택될 수 있다.
상기 나노 압전소자(40)는 별도의 기판에서 성장시킬 수도 있으나 상기 제1전극(30)에서 바로 성장시킬 수 있다. 이 경우 나노 압전소자(40)의 성장을 용이하게 제어할 수 있으므로 상기 나노 압전소자(40)를 상기 제1전극(30)으로부터 수직하게 성장시켜 압전효과를 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 나노 압전소자(40)는 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1전극(30) 상에 금속 시드(seed)를 증착하여 나노 압전소자(40)의 핵 생성 장소를 만들고, 이후 나노 압전물질이 용해되어 있는 용액을 투입하여 성장시킬 수 있다. 이러한 제조방법에 의하면 나노 압전소자(40)의 방향성과 위치를 용이하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
이때 상기 나노 압전소자(40)는 상기 기판에 수직하게 형성되도록 제어되나 확률적으로 길이가 서로 다르게 형성될 수도 있고 상기 기판으로부터 수직하지 않게 성장될 수도 있다.
따라서 외부에서 수직하게 압력이 작용한 경우 수직하게 성장된 나노 압전소자는 눌리는 압력에 의하여 전기 에너지를 생성하게 되고, 수직하게 않게 성장된 나노 압전소자는 굽힘(bending)에 의하여 전기 에너지를 생성하게 된다.
상기 나노 압전소자(40)의 상부에는 탄소나노튜브 시트(50)가 형성되고 상기 탄소나노튜브 시트(50)의 외측에는 연결 전극(82)이 더 형성될 수 있다. 상기 탄소나노튜브 시트(50)는 상부 기판(60)에 부착되어 고정되며 복수 개의 탄소나노튜브(미도시)가 길이 방향으로 결합되어 형성된다.
상기 탄소나노튜브 시트(50)는 전기 전도도가 높아 전극의 역할을 수행함과 동시에 상기 나노 압전소자(40)가 과도한 힘에 의해 부러지는 것을 방지하는 완충부재 역할을 수행한다.
이때 미설명 부호는 전기 에너지 발생장치를 가압할 수 있는 누름판(10, 70)이다.
도 2를 참조할 때 상기 복수 개의 나노 압전소자(40)는 일정 범위 내의 길이로 성장시킬 수는 있지만 정확하게 모두 동일한 길이로 제어될 수는 없기 때문에 소정의 길이 차(d1)를 가질 수 있다.
따라서 상기 탄소나노튜브 시트(50)가 없다면 상대적으로 길게 성장된 나노 압전소자(40)는 과도한 압력에 의하여 부러지는 문제가 발생하며, 반대로 상대적으로 짧게 성장된 나노 압전소자(40)에는 압력이 가해지지 않아 전기 에너지가 발생하지 않는 문제가 발생하게 된다.
이때 도면상에는 상기 탄소나노튜브 시트(50)와 상기 나노 압전소자(40)가 이격되어 도시되어 있으나 서로 접촉하고 있어도 무방하다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 발생장치는 도 2와 같이 별도의 상기 제2전극(90)이 더 형성될 수도 있으며, 상기 탄소나노튜브 시트(50)는 상기 제2전극(90)상에 고정될 수 있다. 상기 제2전극(90)은 상기 제1전극(30)과 동일한 물질 및 동일한 방법으로 상부 기판(60) 상에 형성될 수도 있다.
상기 탄소나노튜브 시트(50)는 복수 개의 탄소나노튜브가 실과 같이 서로 연결되어 형성되며 일정한 방향성을 갖고 배향되어 형성되므로 전기 전도도가 높아 상기 나노 압전소자(40)와 제2전극(90) 간의 전기적 흐름을 방해하지 않는다.
도 3과 같이 전기 에너지 발생장치에 압력이 가해진 경우 상기 나노 압전소자(40)는 압력에 의해 일방향으로 휘어지게 되며, 이 경우 압력이 일정하게 유지된다면 나노 압전소자(40)에 의하여 발생한 전압강하 역시 일정하게 유지된다.
이때 본 발명의 실시예에 따르면 도 3의 확대도를 참고할 때 나노 압전소자(40)의 길이 및 성장 방향이 서로 상이하여도 가압시 상기 탄소나노튜브 시트(50)의 완충작용에 의하여 전체적으로 고른 압력을 전달할 수 있다.
또한 상기 나노 압전소자(40)가 견딜 수 있는 압력을 초과하여 가해진 경우에도 상기 탄소나노튜브 시트(50) 완충 작용에 의하여 압력이 완화되어 전기 에너지 발생장치의 내구성 및 신뢰성이 향상된다.
이때 상기 탄소나노튜브 시트(50)의 두께(d2)가 100nm 이하인 경우에는 상기 나노 압전소자(40)에 대하여 충분한 완충역할을 수행하지 못하는 문제가 있다. 따라서 상기 탄소나노튜브 시트(50)의 두께는 100nm 이상인 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브 시트(50)에는 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 물질이 증착되어 버퍼층(미도시)을 구성할 수도 있다. 상기 버퍼층은 상기 탄소나노튜브 시트(50)가 상기 나노 압전소자(40)와 마주보는 면에 스퍼터링 등의 방법에 의해 증착될 수 있다.
상기 버퍼층은 4000~6000Å의 두께로 증착되어 전도성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때 상기 버퍼층의 두께가 4000Å이하인 경우에는 전도도를 충분히 확보할 수 없는 문제가 있으며, 6000Å 이상인 경우에는 상기 탄소나노튜브 시트(50)와 박리되는 문제가 발생한다.
상기 전기 에너지 발생장치에 가해지는 압력의 종류는 제한되지 않는다. 예를 들면, 압력은 상기 전기 에너지 발생장치가 디스플레이 장치의 터치 패널에 구현되는 경우에는 사용자의 터치일 수 있으며, 상기 전기 에너지 발생장치가 도로, 빌딩의 바닥에 장착되는 경우에는 자동차 운행자 또는 보행자의 중력일 수 있는 것이다.
도 4를 참조할 때 본 발명의 실시예에 따른 전기 에너지 저장장치는 판상의 제1전극(30)과, 상기 제1전극(30) 상에 형성된 복수 개의 나노 압전소자(40)와, 상기 나노 압전소자(40)의 상부에 형성되는 제2전극(90)을 포함하는 전기 에너지 발생장치, 및 상기 나노 압전소자(40)에서 발생되는 에너지를 저장하는 저장부(미도시)를 포함한다.
상기 전기 에너지 발생장치는 구성은 앞서 언급한 바와 동일하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
상기 전기 에너지 발생장치는 상기 저장부(700)에 저장이 가능할 정도의 전기 에너지가 생산될 수 있도록 소정의 크기로 구성되거나, 복수 개로 형성되어 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
상기 저장부(700)는 상기 전기 에너지 발생장치와 연결되어 상기 전기 에너지 발생장치에서 발생한 전기 에너지를 저장할 수 있다.
이때 상기 저장부(700)는 다양한 구성으로 구현될 수 있다. 예를 들면 커패시턴스 또는 충전 가능한 전지 등으로 구성될 수 있다. 또한 상기 저장부(700)에는 전압을 증가시키는 증폭기(미도시)가 더 구비될 수 있다.
상기 전기 에너지 저장장치는 외측에 하부 누름판(10)과 상부 누름판(70)이 더 구성될 수 있으며, 상기 하부 누름판(10)과 상부 누름판(70)의 사이에는 상기 전기 에너지 발생장치에 압력을 가할 수 있는 압력 수단(500)이 더 포함될 수 있다.
이러한 압력 수단(500)의 일 예로는 하부 누름판(10)과 상부 누름판(70)이 고정핀(500)으로 고정되어 상기 전기 에너지 발생장치의 나노 압전소자를 일정하게 가압하도록 구성될 수 있다. 따라서 상기 나노 압전소자(40)에 의한 전압강하가 일정하게 유지되어 에너지 수집이 가능하게 된다.
이때 상기 압력 수단에 의하여 과도한 힘이 가해지는 것을 방지하기 위하여 상기 상부 누름판(70)과 상부 기판(60) 사이에는 스프링과 같은 탄성 부재(600)가 더 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트를 제조하는 방법을 살핀다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트를 제조하는 과정을 보여주는 개략도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 시트가 형성되는 과정을 보여주는 확대도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 탄소나노튜브 시트를 보여주는 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 탄소나노튜브 시트의 두께를 보여주는 사진이다.
상기 탄소나노튜브 시트 제조단계는 성장판(100) 상에 다수의 탄소나노튜브(201)를 상향으로 성장시켜 탄소나노튜브 번들(200)을 형성하는 제1단계와, 상기 성장판(100)에서 수직으로 성장한 탄소나노튜브 번들(200)의 일 측면에 접착 부재(400)를 부착시킨 후 횡방향으로 잡아당겨 탄소나노튜브 시트(50)를 형성하는 제2단계, 및 상기 탄소나노튜브 시트(50)를 기판(10)에 적층하는 제3단계를 포함한다.
먼저 제1단계에 대하여 살펴본다. 상기 성장판(100)에 촉매금속(미도시)을 패턴형태로 만든 후, NH3, H2, He, Ar, N2 등 가스와 CH4, C2H2 와 같은 탄화수소가스를 혼합하여 750 ~1050 ℃의 온도 탄소나노튜브를 합성시키면 촉매금속의 형태를 따라서 다수개의 탄소나노튜브(201)가 성장된다.
이때, 상기 탄소나노튜브(201)는 성장판(100)의 촉매를 따라 수직 방향으로 성장되고 개개의 탄소나노튜브(201)가 반데르발스의 힘(Van der waals force)에 의해서 무질서하게 덩어리져 탄소나노튜브 번들(bundle, 200)을 형성하게 된다.
이렇게 형성된 탄소나노튜브(201)에 대하여 더욱 자세하게 살펴보면 각각의 탄소나노튜브(201)의 직경은 약 5~100nm 정도이고, 튜브의 가운데가 비어있으며 그래파이트 면이 수개에서 수십 개 정도로 구성된 다중벽 탄소나노튜브가 형성될 수 있다.
그러나 반드시 앞서 언급한 제조 과정에 한정되는 것은 아니며 실시예 맞게 단일벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브를 형성할 수도 있다.
다음으로 상기 제2단계에서는 상기 성장판(100) 위에 형성된 탄소나노튜브 번들(200)의 일측면에 접착 부재(400)를 부착한다.
이때 상기 접착 부재(400)는 봉이나 막대 또는 평평한 판의 표면(400a)에 접착제 또는 접착테이프를 코팅하여 형성된다. 이때 접착제 또는 접착 테이프는 상기 접착 부재(400)에 부착된 탄소나노튜브(201)를 성장판(100)에서 떼어낼 정도의 점도를 가지면 종류에 관계없이 사용 가능하다.
상기 접착 부재(400)의 길이는 상기 탄소나노튜브 번들(200)의 측면의 길이와 동일하거나 길게 형성되어 횡방향으로 접착 부재(400)를 잡아당길 때 길이방향으로 많은 양의 상기 탄소나노튜브(201)가 성장판(100)에서 떨어질 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
이러한 과정을 통하여 횡방향으로 다수의 탄소나노튜브(201)가 성장판(100)에서 이탈하게 되고 탄소나노튜브(201) 사이에는 반데르 발스의 힘이 작용하고 있으므로 도 5의 확대도와 같이 최외측의 탄소나노튜브(201)가 이탈될 때 이웃한 탄소나노튜브(201)가 반데르발스의 힘에 의하여 연속적으로 성장판(100)에서 떨어지게 된다.
따라서 탄소나노튜브(201)는 순차적으로 성장판(100)에서 이격되고 떨어진 탄소나노튜브(201) 사이에는 반데르발스 힘에 의하여 붙어 있게 되므로 연속적인 탄소나노튜브 시트(50)를 형성하게 된다.
또한, 도 6과 같이 복수 개의 탄소나노튜브가 붙은 다발 간에 반데르 발스 힘이 작용하여 탄소나노튜브 다발(210)이 연속적으로 결합되어 형성될 수도 있다.
즉, 탄소나노튜브 시트(50)는 각각의 탄소나노튜브(201) 또는 탄소나노튜브(201) 다발이 연속하여 결합될 수 있는 것이다.
이때 접착 부재(400)를 성장판(100)을 기준으로 너무 높은 각도로 잡아당기거나 너무 빠르게 잡아당기면 탄소나노튜브(201) 간의 인력이 끊어져 탄소나노튜브 시트(50)가 연속적으로 형성되지 않는 문제가 있으므로 성장판(100)을 기준으로 1 ~ 60°의 각도와 0.1m/s이하의 속도로 잡아당기는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄소나노튜브(201)의 길이가 0.2mm이하인 경우에는 탄소나노튜브(201) 간의 반데르발스 힘이 약해 상기 탄소나노튜브 시트(50)가 연속적으로 형성되지 않는 문제가 있으므로, 탄소나노튜브(201)는 0.2mm이상의 길이로 형성되는 것이 바람직하다.
도 7을 참고하여 살펴보면 탄소나노튜브 번들(200)에서 탄소나노튜브 시트(50)가 마치 실과 같이 연속적으로 형성되는 것을 볼 수 있다. 또한 도 8과 같이 탄소나노튜브 시트(50)는 소정의 두께를 갖고 형성되는 것을 볼 수 있다.
이러한 구조의 탄소나노튜브 시트(50)는 기존의 코팅방식의 탄소나노튜브 필름이 각각의 탄소나노튜브가 무질서하게 배열되어 있는 것과 달리 각각의 탄소나노튜브가 길이방향으로 연속적으로 형성되어 있어 전기 전도도가 현저히 높아지는 효과가 있다.
이후 제3단계에 대하여 살펴보면, 탄소나노튜브 시트(50)는 알코올을 분사하거나 알코올에 넣었다가 실온에서 건조하는 방법 등으로 하부 기판(20)에 유효하게 적층될 수 있다.
이때 상기 탄소나노튜브의 두께는 도 8과 같이 25 ~ 30㎛의 두께로 제조되나 기판(20)에 알코올로 부착된 경우에는 100 ~ 120nm의 두께로 얇아지게 된다. 따라서 상기 나노 압전소자의 완충 역할을 수행할 수 있는 100nm 이상의 두께로 제조하는 경우 상기 탄소나노튜브 시트(50)를 반복 적층할 수 있다.
이때, 추가적으로 탄소나노튜브 시트(50)의 표면의 손상을 방지하기 위하여 바인더(binder)나 탑 코팅(Top coating)을 수행할 수 있는데 이러한 코팅 방식은 일반적인 코팅 방법에 의하여 다양하게 구현될 수 있다.
이후 추가적으로 상기 탄소나노튜브 시트(50)의 상면에 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 증착하여 버퍼층을 더 형성할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 하부 누름판 20: 하부 기판
30: 제1전극 40: 나노 압전소자
50: 탄소나노튜브 시트 60: 상부 기판
70: 상부 누름판 90: 제2전극

Claims (14)

  1. 판상의 제1전극;
    상기 제1전극 상에 형성된 나노 압전소자; 및
    상기 나노 압전소자의 상부에 형성되는 제2전극;을 포함하되,
    상기 제2전극과 상기 나노 압전소자의 사이에는 탄소나노튜브 시트가 형성되고, 상기 탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 일방향으로 배향되어 상기 제2전극에 고정된 전기 에너지 발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 시트는 성장시킨 탄소나노튜브 번들의 일측면에 접착 부재를 부착한 후 횡방향으로 잡아당겨 형성되는 전기 에너지 발생장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브 중 어느 하나인 전기 에너지 발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 시트의 두께는 100nm 이상인 전기 에너지 발생장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 시트는 외력 작용시 상기 나노 압전소자를 가압하는 전기 에너지 발생장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 나노 압전소자는 상기 제1전극 상에 수직하게 형성된 복수 개의 나노 막대로 이루어진 전기 에너지 발생장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 나노 압전소자는 산화아연(ZnO), 강유전체(PZT), 질화알루미늄(ALN) 중 어느 하나 이상의 물질로 구성되는 전기 에너지 발생장치.
  8. 판상의 제1전극과, 상기 제1전극 상에 형성된 복수 개의 나노 압전소자와, 상기 나노 압전소자 상에 형성되는 제2전극을 포함하는 전기 에너지 발생장치; 및
    상기 나노 압전소자에서 발생되는 에너지를 저장하는 저장부;를 포함하되,
    상기 전기 에너지 발생장치는 상기 제2전극과 상기 나노 압전소자의 사이에 탄소나노튜브 시트가 형성되고, 상기 탄소나노튜브 시트는 복수 개의 탄소나노튜브가 일방향으로 배향되어 상기 제2전극에 고정된 전기 에너지 저장장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 시트는 성장시킨 탄소나노튜브 번들의 일측면에 접착 부재를 부착한 후 횡방향으로 잡아당겨 형성되는 전기 에너지 저장장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 전기 에너지 발생장치는 복수 개로 구성되고 상기 저장부와 전기적으로 연결된 전기 에너지 저장장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 시트의 두께는 100nm 이상인 전기 에너지 저장장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브 중 어느 하나인 전기 에너지 저장장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 전기 에너지 발생장치는 상기 나노 압전소자를 가압하는 상부 누름판과 하부 누름판을 더 구비하고, 상기 상부 누름판과 하부 누름판은 고정핀으로 고정되는 전기 에너지 저장장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전기 에너지 발생장치와 상기 상부 누름판 사이에는 탄성부재가 더 형성된 전기 에너지 저장장치.
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KR20140096644A (ko) * 2013-01-28 2014-08-06 삼성전자주식회사 자가 동력 터치 센서 겸용 에너지 수확 장치
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