KR20120080307A - Fabric structure to generate electrical energy - Google Patents

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KR20120080307A KR1020110001677A KR20110001677A KR20120080307A KR 20120080307 A KR20120080307 A KR 20120080307A KR 1020110001677 A KR1020110001677 A KR 1020110001677A KR 20110001677 A KR20110001677 A KR 20110001677A KR 20120080307 A KR20120080307 A KR 20120080307A
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서강대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A woolen fabric type electrical energy producing element is provided to change mechanical energy into electric energy by including one or more piezoelectric materials, a first electrode, and a second electrode. CONSTITUTION: A first electrode(120) is arranged at one side of piezoelectric material(110). A second electrode(130) is arranged at the other side of the piezoelectric material. The first electrode is electrically connected with the second electrode. The piezoelectric material changes mechanical energy into electric energy. A storage circuit stores the electronic energy. The piezoelectric material buckles by external force. A protective layer is formed on the surface of the piezoelectric material. The piezoelectric material comprises a piezoelectric thin film or piezoelectric fiber.

Description

전기에너지 발전용 모직구조{fabric structure to generate electrical energy}Wool structure for electric energy generation {fabric structure to generate electrical energy}

본 명세서는 대체로 전기에너지를 발전하기 위한 모직구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기에너지 생성소자 및 이를 이용한 모직형 전기에너지 생성소자에 관한 것이다.The present specification generally relates to a wool structure for generating electric energy, and more particularly, to an electric energy generating device and a woolen electric energy generating device using the same.

본 발명은 한국연구재단을 통해 교육과학기술부의 미래유망 융합기술 파이오니어사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2010-0019453, 과제명 : 가변 환경 적응형 통합 에너지 수확 모듈 개발].The present invention was derived from a study conducted by the Korea Research Foundation as part of the future promising convergence technology pioneer project of the Ministry of Education, Science and Technology. .

최근에, 유비쿼터스 환경 영향 하에서 휴대용 전자기기 기술이 비약적으로 발전하고 있으나, 이를 구동하여 주는 전원공급 매체의 발전속도는 더딘 상황에 있다. 전원공급 매체의 더딘 발전속도는 전원공급 기기의 지속적인 교체 필요성과 이에 따른 유지비용의 증가라는 문제를 야기하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 휴대용 전자기기 등에 영구적인 에너지를 공급하기 위한 전기에너지 생성(electrical power generation) 기술에 관한 여러 연구들이 활발히 진행되고 있다.Recently, portable electronic device technology has been rapidly developed under the influence of ubiquitous environment, but the speed of power generation of the power supply medium for driving the device is slow. The slow generation speed of the power supply medium is causing the problem of the need for continuous replacement of the power supply and the increase in maintenance cost. In order to solve this problem, various studies are being actively conducted on the electric power generation technology for supplying permanent energy to portable electronic devices.

일 실시 예에 있어서, 전기에너지 생성소자가 개시(disclosure)된다. 상기 전기에너지 생성소자는 적어도 하나의 압전물질, 상기 압전물질의 일면에 배치되는 제1전극 및 상기 압전물질의 타면에 배치되는 제2전극을 포함하며, 상기 압전물질은 외력에 의하여 좌굴(buckling)되어 기계적에너지를 전기에너지로 변환한다.In one embodiment, an electrical energy generating device is disclosed. The electric energy generating device includes at least one piezoelectric material, a first electrode disposed on one surface of the piezoelectric material, and a second electrode disposed on the other surface of the piezoelectric material, wherein the piezoelectric material is buckled by an external force. To convert mechanical energy into electrical energy.

다른 실시 예에 있어서, 모직형 전기에너지 생성소자가 개시된다. 상기 모직형 전기에너지 생성소자는 외력에 의하여 좌굴되어 전기에너지를 생성하는 복수의 압전물질들, 상기 복수의 압전물질들의 일면에 배치되는 제1전극 및 상기 복수의 압전물질들의 타면에 배치되는 제2전극을 포함하며, 상기 복수의 압전물질들은 서로 전기적으로 연결된다.In another embodiment, a woolen electrical energy generating device is disclosed. The woolen electric energy generating device may include a plurality of piezoelectric materials that are buckled by an external force to generate electrical energy, a first electrode disposed on one surface of the plurality of piezoelectric materials, and a second electrode disposed on the other surface of the plurality of piezoelectric materials. An electrode, wherein the plurality of piezoelectric materials are electrically connected to each other.

전술한 내용은 이후 보다 자세하게 기술되는 사항에 대해 간략화된 형태로 선택적인 개념만을 제공한다. 본 내용은 특허 청구 범위의 주요 특징 또는 필수적 특징을 한정하거나, 특허청구범위의 범위를 제한할 의도로 제공되는 것은 아니다.The foregoing provides only optional concepts in a simplified form for the details that follow. This disclosure is not intended to limit the main or essential features of the claims or to limit the scope of the claims.

도 1은 일 실시 예에 따른 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따른 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다.
도 4는 또 다른 실시 예에 따른 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 모직형 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 일 실시 예에 따른 모직형 전기에너지 생성소자의 일 구현 예를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an electric energy generating device according to an embodiment.
2 is a view showing an electric energy generating device according to another embodiment.
3 is a view showing an electric energy generating device according to another embodiment.
4 is a view showing an electric energy generating device according to another embodiment.
5 is a view showing a woolen electric energy generating device according to an embodiment.
FIG. 6 is a view illustrating an embodiment of a woolen electric energy generating device according to an embodiment of FIG. 5.

이하, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고 자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 당업자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되어지며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments disclosed herein will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Unless otherwise indicated in the text, like reference numerals in the drawings indicate like elements. The illustrative embodiments described above in the detailed description, drawings, and claims are not meant to be limiting, other embodiments may be utilized, and other changes may be made without departing from the spirit or scope of the technology disclosed herein. Those skilled in the art can arrange, configure, combine, and designate the components of the present disclosure, that is, the components generally described herein and described in the figures, in a variety of different configurations, all of which are expressly devised and It will be readily understood that they form part of. In order to clearly express various layers (or layers), regions, and shapes in the drawings, the width, length, thickness, or shape of the components may be exaggerated.

일 구성요소가 다른 구성요소 "에 배치" 이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 배치되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.When one component is referred to as "positioning to" another component, it may include a case in which one component is directly disposed on the other component, as well as a case where additional components are interposed therebetween.

일 구성요소가 다른 구성요소 "표면에 배치" 이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소의 표면 전체에 배치되는 경우는 물론, 상기 다른 구성요소의 표면 중 적어도 일부분에 배치되는 경우도 포함할 수 있다.When one component is referred to as another component "positioned on the surface", the one component is disposed on the entire surface of the other component as well as at least part of the surface of the other component. It may include.

일 구성요소가 다른 구성요소 "일면에 배치" 또는 "타면에 배치"라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소의 일면 또는 타면 전체에 배치되는 경우는 물론, 상기 다른 구성요소의 일면 또는 타면 중 적어도 일부분에 배치되는 경우도 포함할 수 있다.When one component is referred to as another component "arranged on one side" or "arranged on the other side", the one component is disposed on one side or the entire other side of the other component, as well as one side of the other component. Or may be disposed on at least a portion of the other surface.

일 구성요소가 다른 구성요소 "내부에 배치"라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소의 내부 전체에 배치되는 경우는 물론, 상기 다른 구성요소의 내부 중 적어도 일부분에 배치되는 경우도 포함할 수 있다.When one component is referred to as "disposing inside" another component, the component may be disposed throughout the inside of the other component as well as at least part of the interior of the other component. It may include.

도 1은 일 실시 예에 따른 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다. 도 1의 (a)는 전기에너지 생성소자의 개념도를 나타낸다. 도 1의 (b)는 외력이 가해져 좌굴된 전기에너지 생성소자의 개념도를 나타낸다.1 is a view showing an electric energy generating device according to an embodiment. 1A shows a conceptual diagram of an electric energy generating device. Figure 1 (b) shows a conceptual diagram of the electrical energy generating element buckled by the external force applied.

도 1을 참조하면, 전기에너지 생성소자(100)는 적어도 하나의 압전물질(110)을 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 전기에너지 생성소자(100)는 선택적으로(optionally) 제1전극(120) 및 제2전극(130)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 전기에너지 생성소자(100)는 저장회로(140)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the electric energy generating device 100 includes at least one piezoelectric material 110. In some embodiments, the electrical energy generating device 100 may optionally further include a first electrode 120 and a second electrode 130. In this case, the electrical energy generating device 100 may further include a storage circuit 140.

압전물질(110)은 외력에 의하여 좌굴(buckling)되어 전기에너지를 생성한다. 다시 말하면, 압전물질(110)은 외력에 의하여 좌굴(buckling)되어 기계적에너지를 전기에너지로 변환한다. 압전물질(110)은 기계적인 변형에 의하여 전하의 분극 현상이 생성되거나, 반대로 전기장에 의하여 기계적인 변형이 생기는 물질을 말한다. 압전물질(110)은 예로서 PVDF(polyvinylidene fluoride), PZT(lead zirconate titanate) 등일 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 압전물질(110)로서 상기한 예시 이외에도 다양한 종류 또는 재료의 압전물질이 사용될 수 있다. 압전물질(110)로서 상기 PVDF와 같은 폴리머 재질의 압전물질을 사용하는 경우 압전물질(110)은 상기 외력에 대하여 쉽게 손상되지 않는 장점을 가질 수 있다. 좌굴은 평형상태(이하 제1평형상태라 함)를 유지하고 있던 구조물이 외력에 의하여 갑자기 상기 제1평형상태와는 다른 평형상태(이하 제2평형상태라 함)로 이동하는 현상을 말한다. 상기 제1평형상태에 놓여있는 압전물질(110)에 임계 값 이상의 외력이 전달되면 압전물질(110)은 좌굴을 일으키며, 좌굴에 의하여 압전물질(110)은 상기 제2평형상태를 가질 수 있다. 상기 제1평형상태에서 상기 제2평형상태로의 이동은 매우 빠르게 일어날 수 있다. 상술한 설명과 실질적으로 동일한 방식에 의해, 압전물질(110)은 상기 제2평형상태에서 상기 제1평형상태로 상태가 변화할 수도 있다. 도면을 참조하면, 도 1의 (a)에는 제1평형상태를 가지는 압전물질(110)로서 아래로 오목한 면을 가지는 압전물질(110)이 예로서 표현되어 있다. 또한, 도 1의 (b)에는 제2평형상태를 가지는 압전물질(110)로서 가운데 부분에서 위로 솟아오르게 휜 압전물질(110)이 예로서 표현되어 있다. 상기 제2평형상태를 가지는 압전물질(110)은 상기 제1평형상태를 가지는 압전물질(110)의 가운데 부분 또는 양끝 부분에 외력을 가하여 얻어질 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 압전물질(110)은 상기한 예시 이외에도 다양한 형태로 상기 제1평형상태에서 상기 제2평형상태로 상태변화를 할 수 있다.The piezoelectric material 110 is buckled by an external force to generate electrical energy. In other words, the piezoelectric material 110 is buckled by an external force to convert mechanical energy into electrical energy. The piezoelectric material 110 refers to a material in which polarization of charges is generated by mechanical deformation, or mechanical deformation is caused by an electric field. The piezoelectric material 110 may be, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), lead zirconate titanate (PZT), or the like. The above example may be used as piezoelectric material 110 as piezoelectric material 110 in addition to the above-described examples. When a piezoelectric material of a polymer material such as PVDF is used as the piezoelectric material 110, the piezoelectric material 110 may have an advantage of not being easily damaged by the external force. Buckling refers to a phenomenon in which a structure that is in an equilibrium state (hereinafter referred to as a first equilibrium state) suddenly moves to an equilibrium state (hereinafter referred to as a second equilibrium state) different from the first equilibrium state by an external force. When an external force of more than a threshold value is transmitted to the piezoelectric material 110 placed in the first equilibrium state, the piezoelectric material 110 causes buckling, and the piezoelectric material 110 may have the second equilibrium state by buckling. The movement from the first equilibrium state to the second equilibrium state can occur very quickly. In substantially the same manner as described above, the piezoelectric material 110 may change state from the second equilibrium state to the first equilibrium state. Referring to FIG. 1, a piezoelectric material 110 having a concave down surface as a piezoelectric material 110 having a first equilibrium state is illustrated as an example. In addition, in FIG. 1B, the piezoelectric material 110 is formed as an example of the piezoelectric material 110 having the second equilibrium so as to rise upward from the center portion. The piezoelectric material 110 having the second equilibrium state may be obtained by applying an external force to a central portion or both ends of the piezoelectric material 110 having the first equilibrium state. The above example is an example for understanding the piezoelectric material 110 may change the state from the first equilibrium state to the second equilibrium state in various forms in addition to the above example.

압전물질(110)은 다양한 형태를 가질 수 있다. 압전물질(110)은 예로서 압전박막 또는 압전섬유일 수 있다. 도면에는 압전물질(110)로서 압전박막이 예로서 표현되어 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 압전박막의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 도면에는 평면이 아닌 상기 면을 가지는 상기 압전박막으로서 상기 길이 방향을 축으로 할 때, 상기 축 방향으로 상기 폭의 양 끝단이 말려 있는 압전박막이 예로서 표현되어 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 상기한 예시 이외에도 평면이 아닌 상기 면을 가지는 상기 압전박막은 다양한 형태를 가질 수 있다. 평면이 아닌 상기 면을 가지는 상기 압전박막은 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 일례로, 평면이 아닌 상기 면을 가지는 압전박막은 상기 압전박막을 형성하는 과정에서 상기 압전박막의 스트레스 또는 응력을 보상하지 않을 경우에 얻어질 수 있다. 다시 말하면, 상기 압전박막을 증착하는 과정에서 상기 압전박막 내부의 응력분포를 달리하여 평면이 아닌 상기 면을 가지는 압전박막을 얻을 수 있다. 다른 예로, 평면이 아닌 상기 면을 가지는 압전박막은 상기 압전박막을 평면이 아닌 면을 가지는 물체 상에 압전층을 형성하여 얻어질 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 상기한 예시 이외에도 평면이 아닌 상기 면을 가지는 상기 압전박막은 다양한 방법으로 얻어질 수 있다. The piezoelectric material 110 may have various forms. The piezoelectric material 110 may be, for example, a piezoelectric thin film or a piezoelectric fiber. In the drawing, a piezoelectric thin film is represented as an example of the piezoelectric material 110. In one embodiment, at least one surface of the piezoelectric thin film may have a non-planar surface. In the figure, a piezoelectric thin film in which both ends of the width are rolled in the axial direction is represented as an example when the longitudinal direction is used as the piezoelectric thin film having the plane rather than the plane. The above example is an example for understanding, and the piezoelectric thin film having the surface that is not planar in addition to the above example may have various forms. The piezoelectric thin film having the face rather than the plane may be formed by various methods. For example, the piezoelectric thin film having the non-planar surface may be obtained when stress or stress of the piezoelectric thin film is not compensated for in the process of forming the piezoelectric thin film. In other words, in the process of depositing the piezoelectric thin film, the piezoelectric thin film having the plane rather than the plane may be obtained by varying the stress distribution inside the piezoelectric thin film. As another example, the piezoelectric thin film having the non-planar surface may be obtained by forming the piezoelectric layer on an object having the non-planar surface. The above examples are for illustrative purposes, and in addition to the above examples, the piezoelectric thin film having the non-planar surface may be obtained in various ways.

평면이 아닌 상기 면을 가지는 상기 압전박막은 외력에 의하여 좌굴될 수 있다. 상기 압전박막은 예로서 임계 값 이상의 외력을 받으면 좌굴될 수 있다. 일례로, 도면에 도시된 바와 같이, 제1평형상태에 놓여있는 아래로 오목한 면을 가지는 압전물질(110)의 가운데 부분 또는 양끝 부분에 외력을 인가하면 압전물질(110)의 상기 가운데 부분은 좌굴되어 위로 볼록해져 제2평형상태로 상태이동을 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 압전박막에 임계 값 이상의 외력이 인가되면, 좌굴에 의하여 상기 압전박막은 상기 제1평형상태에서 상기 제2평형상태로 상태이동을 하게 된다. 상기 제1평형상태에서 상기 제2평형상태로의 이동은 매우 빠르게 일어날 수 있으므로, 상기 압전박막에는 큰 전하의 분극 현상이 생길 수 있다. 이를 통하여 압전물질(110)은 상기 외력을 전기에너지로 변환할 수 있다. 압전물질을 이용하여 전기에너지를 생성하는 기존의 전기에너지 생성소자는 상기 전기에너지를 생성하기 위하여 상기 압전물질에 인가되는 반복적인 인장과 압축을 이용한다. 이 경우, 큰 전압과 전류를 생성하기 위하여 상기 인장과 상기 압축은 빠른 빈도로 반복되어야 한다. 하지만, 본 명세서에서 개시하고 있는 전기에너지 생성소자(100)는 좌굴을 이용하므로 임계 값 이상의 상기 외력이 압전물질(110)에 가해지는 한, 느린 운동에 대해서도 큰 전압과 전류를 생성할 수 있다. 상술한 설명과 실질적으로 동일한 방식에 의해, 압전물질(110)은 상기 제2평형상태에서 상기 제1평형상태로 상태가 변화할 수도 있다. 일례로, 압전물질(110)의 상태가 상기 제1평형상태와 상기 제2평형상태 사이에서 반복되는 경우, 압전물질(110)에 발생되는 상기 전하의 분극 현상은 극성이 반복적으로 바뀌게 된다. 압전물질(110)의 반복적인 상태변화를 통해 압전물질(110)은 교류 전기 신호를 생성할 수 있다.The piezoelectric thin film having the face rather than the plane may be buckled by an external force. The piezoelectric thin film may be buckled, for example, when subjected to an external force above a threshold value. For example, as shown in the figure, when an external force is applied to the center portion or both ends of the piezoelectric material 110 having a concave down surface in a first equilibrium state, the middle portion of the piezoelectric material 110 is buckled. Convex upwards to allow state transition to the second equilibrium state. In other words, when an external force equal to or greater than a threshold value is applied to the piezoelectric thin film, the piezoelectric thin film moves state from the first equilibrium state to the second equilibrium state by buckling. Since the movement from the first equilibrium state to the second equilibrium state may occur very quickly, a large charge polarization phenomenon may occur in the piezoelectric thin film. Through this, the piezoelectric material 110 may convert the external force into electrical energy. Conventional electrical energy generating devices that generate electrical energy using piezoelectric materials utilize repetitive tension and compression applied to the piezoelectric materials to generate the electrical energy. In this case, the tension and the compression must be repeated at a high frequency to generate large voltages and currents. However, since the electric energy generating device 100 disclosed herein uses buckling, as long as the external force of a threshold value or more is applied to the piezoelectric material 110, it is possible to generate a large voltage and current even with a slow motion. In substantially the same manner as described above, the piezoelectric material 110 may change state from the second equilibrium state to the first equilibrium state. For example, when the state of the piezoelectric material 110 is repeated between the first equilibrium state and the second equilibrium state, polarization of the charge generated in the piezoelectric material 110 may be repeatedly changed in polarity. Through the repetitive state change of the piezoelectric material 110, the piezoelectric material 110 may generate an AC electrical signal.

제1전극(120)은 압전물질(110)의 일면에 배치될 수 있으며, 제2전극(130)은 압전물질(110)의 타면에 배치될 수 있다. 제1전극(120)과 제2전극(130)은 상기 외력에 의한 좌굴로부터 압전물질(110)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 외부회로에 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시 예로서, 제1전극(120)과 제2전극(130)은 상기 외력에 의한 좌굴로부터 압전물질(110)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 저장회로(140)에 제공할 수 있다. 제1전극(120) 및 제2전극(130)으로서 다양한 전도성 재료가 사용될 수 있다. 상기 전도성 재료는 예로서 금속, 전도성 폴리머 등일 수 있다. 도면에는 제1전극(120) 및 제2전극(130)으로서 압전물질(110)의 일면 및 타면 전체에 각각 배치되는 제1전극(120) 및 제2전극(130)이 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 제1전극(120)과 제2전극(130)은 압전물질(110)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 상기 외부회로에 제공할 수 있는 한 다양한 형태로 압전물질(110) 표면에 배치될 수 있다. 상기 다양한 형태의 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 제1전극(120) 및 제2전극(130)은 압전물질(110)의 상기 일면 및 상기 타면 중 적어도 일부분에 배치될 수도 있다.The first electrode 120 may be disposed on one surface of the piezoelectric material 110, and the second electrode 130 may be disposed on the other surface of the piezoelectric material 110. The first electrode 120 and the second electrode 130 may perform a function of providing the external circuit with the electrical energy generated by the piezoelectric material 110 from the buckling caused by the external force. In an embodiment, the first electrode 120 and the second electrode 130 may provide the storage circuit 140 with the electrical energy generated by the piezoelectric material 110 from the buckling caused by the external force. Various conductive materials may be used as the first electrode 120 and the second electrode 130. The conductive material may be, for example, a metal, a conductive polymer, or the like. In the drawing, the first electrode 120 and the second electrode 130 disposed on one surface and the entire other surface of the piezoelectric material 110 as the first electrode 120 and the second electrode 130 are represented as an example. As another embodiment, unlike in the drawing, the first electrode 120 and the second electrode 130 may be provided in various forms as long as they can provide the external circuit with the electrical energy generated by the piezoelectric material 110. The piezoelectric material 110 may be disposed on the surface of the furnace. As an example of the various forms, the first electrode 120 and the second electrode 130 may be disposed on at least a portion of the one surface and the other surface of the piezoelectric material 110.

저장회로(140)는 제1전극(120) 및 제2전극(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 저장회로(140)는 압전물질(110)이 생성하는 상기 전기에너지를 저장할 수 있다. 일 실시 예로서, 제1전극(120) 및 제2전극(130)은 각각 저장회로(140)의 서로 다른 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에는 저장회로(140)로서 제1전극(141) 및 제2전극(142)을 포함하는 저장회로(140)가 예로서 표현되어 있다. 제1전극(141) 및 제2전극(142)은 각각 제1전극(120) 및 제2전극(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우 좌굴에 의하여 압전물질(110)이 생성하는 상기 전기에너지는 제1전극(141) 및 제2전극(142)을 통하여 저장회로(140)에 저장될 수 있다. 일 실시 예로서, 저장회로(140)는 압전물질(110)에 의하여 생성되는 전류를 수신하는 적어도 하나의 다이오드(미도시) 및 상기 다이오드로부터 출력되는 전류를 저장하는 적어도 하나의 축전기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 다이오드는 압전물질(110)이 생성하는 교류 전기 신호를 정류하여 상기 축전기에 제공하며, 상기 축전기는 정류된 전기 신호로부터 전기에너지를 저장할 수 있다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지를 이용하는 무선 센서 네트워크 등과 같은 회로에서 교류 전기 신호를 직접 이용하는 경우에는 상기 충전기는 생략될 수 있다.The storage circuit 140 may be electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 130. The storage circuit 140 may store the electrical energy generated by the piezoelectric material 110. As an example, the first electrode 120 and the second electrode 130 may be electrically connected to different electrodes of the storage circuit 140, respectively. In the drawing, the storage circuit 140 including the first electrode 141 and the second electrode 142 as the storage circuit 140 is shown as an example. The first electrode 141 and the second electrode 142 may be electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 130, respectively. In this case, the electrical energy generated by the piezoelectric material 110 by buckling may be stored in the storage circuit 140 through the first electrode 141 and the second electrode 142. As an example, the storage circuit 140 may include at least one diode (not shown) for receiving current generated by the piezoelectric material 110 and at least one capacitor (not shown) for storing current output from the diode. It may include. The diode rectifies and provides an alternating electrical signal generated by the piezoelectric material 110 to the capacitor, and the capacitor may store electrical energy from the rectified electrical signal. In some other embodiments, the charger may be omitted when using an alternating current electrical signal directly in a circuit such as a wireless sensor network using electrical energy.

도 2는 다른 실시 예에 따른 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다. 도 2의 (a)는 전기에너지 생성소자의 개념도를 나타낸다. 도 2의 (b)는 외력이 가해져 좌굴된 전기에너지 생성소자의 개념도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 전기에너지 생성소자(200)는 압전물질(110)을 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 전기에너지 생성소자(200)는 선택적으로(optionally) 제1전극(120) 및 제2전극(130)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 전기에너지 생성소자(200)는 저장회로(140)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 생성소자(200)는 선택적으로(optionally) 유전체(250)를 더 포함할 수 있다.2 is a view showing an electric energy generating device according to another embodiment. 2 (a) shows a conceptual diagram of an electric energy generating device. 2 (b) shows a conceptual diagram of the electric energy generating element buckled with an external force applied thereto. Referring to FIG. 2, the electric energy generating element 200 includes a piezoelectric material 110. In some embodiments, the electrical energy generating device 200 may further include a first electrode 120 and a second electrode 130 optionally. In this case, the electrical energy generating device 200 may further include a storage circuit 140. In some other embodiments, the electrical energy generating device 200 may optionally further include a dielectric 250.

유전체(250)의 일면에는 압전물질(110)이 배치될 수 있다. 또한, 유전체(250)의 상기 일면에는 제1전극(120) 및 제2전극(130)이 배치될 수 있다. 유전체(250)의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 유전체(250)는 길이, 폭 및 두께를 가질 수 있다. 도면에는 압전물질(110)로서 압전박막이 예로서 표현되어 있다. 일 실시 예로서, 유전체(250)의 상기 일면은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 이 경우, 유전체(250)의 상기 일면에 배치되는 압전물질(110)은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 도면에는 평면이 아닌 상기 면을 가지는 압전물질(110)로서 압전물질(110)의 상기 길이 방향을 축으로 할 때, 상기 축 방향으로 상기 폭의 양 끝단이 말려 있는 압전박막이 예로서 표현되어 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 상기한 예시 이외에도 평면이 아닌 상기 면을 가지는 압전물질(110)은 다양한 형태를 가질 수 있다. 평면이 아닌 상기 면을 가지는 압전물질(110)은 외력에 의하여 좌굴될 수 있다. 상기 압전박막은 예로서 임계 값 이상의 외력을 받으면 좌굴될 수 있다. 상기 좌굴에 의하여 압전물질(110)은 전기에너지를 생성할 수 있다. 도면을 참조하면, 도 2의 (a)에는 제1평형상태를 가지는 압전물질(110)로서 아래로 오목한 면을 가지는 압전물질(110)이 예로서 표현되어 있다. 아래로 오목한 면을 가지는 압전물질(110)은 아래로 오목한 면을 가지는 유전체(250)의 일면에 압전물질(110)을 배치하여 얻어질 수 있다. 다른 예로, 아래로 오목한 면을 가지는 압전물질(110)은 유전체(250)의 일면에 스트레스 또는 응력이 보상되지 않은 압전물질(110)을 배치하여 얻어질 수 있다. 또한, 도 2의 (b)에는 제2평형상태를 가지는 압전물질(110)로서 가운데 부분에서 위로 솟아오르게 휜 압전물질(110)이 예로서 표현되어 있다. 상기 제2평형상태를 가지는 압전물질(110)은 상기 아래로 오목한 면을 가지는 유전체(250)의 가운데 부분 또는 양끝 부분에 외력을 가하여 얻어질 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 압전물질(110)은 상기한 예시 이외에도 다양한 형태로 상기 제1평형상태에서 상기 제2평형상태로 상태변화를 할 수 있다. 도면에는 제1전극(120) 및 제2전극(130)으로서 압전물질(110)의 일면 및 타면 중 적어도 일부분에 각각 배치되는 제1전극(120) 및 제2전극(130)이 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 제1전극(120)과 제2전극(130)은 압전물질(110)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 상기 외부회로에 제공할 수 있는 한 다양한 형태로 압전물질(110) 표면에 배치될 수 있다. 상기 다양한 형태의 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 제1전극(120) 및 제2전극(130)은 압전물질(110)의 상기 일면 및 상기 타면 전체에 배치될 수도 있다. 상기 좌굴에 의하여 압전물질(110)이 상기 전기에너지를 생성하는 과정 및 상기 전기에너지를 저장하는 과정은 도 1과 관련하여 상술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략하기로 한다.The piezoelectric material 110 may be disposed on one surface of the dielectric 250. In addition, a first electrode 120 and a second electrode 130 may be disposed on one surface of the dielectric 250. At least one side of the dielectric 250 may have a non-planar side. Dielectric 250 may have a length, width and thickness. In the drawing, a piezoelectric thin film is represented as an example of the piezoelectric material 110. In one embodiment, the one surface of the dielectric 250 may have a non-planar surface. In this case, the piezoelectric material 110 disposed on the one surface of the dielectric 250 may have a non-planar surface. In the drawing, a piezoelectric thin film having both ends of the width in the axial direction is represented as an example, when the longitudinal direction of the piezoelectric material 110 is an axis as the piezoelectric material 110 having the plane rather than the plane. . The above example is an example for understanding, and the piezoelectric material 110 having the non-planar surface in addition to the above example may have various forms. The piezoelectric material 110 having the plane rather than the plane may be buckled by an external force. The piezoelectric thin film may be buckled, for example, when subjected to an external force above a threshold value. The piezoelectric material 110 may generate electric energy by the buckling. Referring to FIG. 2, a piezoelectric material 110 having a concave down surface as a piezoelectric material 110 having a first equilibrium state is illustrated as an example. The piezoelectric material 110 having the concave down surface may be obtained by disposing the piezoelectric material 110 on one surface of the dielectric 250 having the concave down surface. As another example, the piezoelectric material 110 having a concave down surface may be obtained by disposing a piezoelectric material 110 having no stress or stress compensation on one surface of the dielectric 250. In addition, in FIG. 2B, the piezoelectric material 110 is formed as an example of the piezoelectric material 110 having the second equilibrium so as to rise upward from the center portion. The piezoelectric material 110 having the second equilibrium state may be obtained by applying an external force to the middle portion or both ends of the dielectric 250 having the downwardly concave surface. The above example is an example for understanding the piezoelectric material 110 may change the state from the first equilibrium state to the second equilibrium state in various forms in addition to the above example. In the drawing, the first electrode 120 and the second electrode 130 disposed on at least a portion of one surface and the other surface of the piezoelectric material 110 as the first electrode 120 and the second electrode 130 are represented as an example. have. As another embodiment, unlike in the drawing, the first electrode 120 and the second electrode 130 may be provided in various forms as long as they can provide the external circuit with the electrical energy generated by the piezoelectric material 110. The piezoelectric material 110 may be disposed on the surface of the furnace. As an example of the various forms, unlike the drawing, the first electrode 120 and the second electrode 130 may be disposed on the one surface and the other surface of the piezoelectric material 110. Since the process of generating the electrical energy and the storing of the electrical energy by the piezoelectric material 110 by the buckling has been described above with reference to FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted for convenience of description.

도 3은 또 다른 실시 예에 따른 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 전기에너지 생성소자(300)는 압전물질(310)을 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 전기에너지 생성소자(300)는 선택적으로(optionally) 제1전극(320) 및 제2전극(330)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 전기에너지 생성소자(300)는 저장회로(140)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 생성소자(300)는 선택적으로(optionally) 유전체(350)를 더 포함할 수 있다.3 is a view showing an electric energy generating device according to another embodiment. Referring to FIG. 3, the electric energy generating device 300 includes a piezoelectric material 310. In some embodiments, the electrical energy generating device 300 may further include an optional first electrode 320 and a second electrode 330. In this case, the electrical energy generating device 300 may further include a storage circuit 140. In some other embodiments, the electrical energy generating device 300 may optionally further include a dielectric 350.

유전체(350)의 내부에는 압전물질(310)이 배치될 수 있다. 또한, 유전체(350)의 상기 내부에는 제1전극(320) 및 제2전극(330)이 배치될 수 있다. 유전체(350)의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 유전체(350)는 길이, 폭 및 두께를 가질 수 있다. 일 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 같이, 유전체(350)의 상기 길이 및 상기 폭에 의하여 형성되는 유전체(350)의 일면은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 평면이 아닌 면을 가지는 유전체(350)는 외력에 의하여 좌굴될 수 있다. 이 경우, 유전체(350)의 내부에 배치된 압전물질(310)은 유전체(350)에 의하여 좌굴될 수 있다. 압전물질(310)은 길이, 폭 및 두께를 가질 수 있다. 도면에는 압전물질(310)로서 압전물질(310)의 상기 길이 및 상기 폭에 의하여 형성되는 면이 평면인 압전물질(310)이 예로서 표현되어 있다. 다른 예로, 도면에 도시된 바와 달리, 압전물질(310)로서 압전물질(310)의 상기 길이 및 상기 폭에 의하여 형성되는 면이 평면이 아닌 압전물질(310)이 사용될 수 있다. 평면이 아닌 면을 가지는 유전체(350)는 상기 외력에 의하여 좌굴될 수 있다. 유전체(350)는 예로서 임계 값 이상의 외력을 받으면 좌굴될 수 있다. 상기 좌굴에 의하여 유전체(350) 내부에 배치된 압전물질(310)은 전기에너지를 생성할 수 있다. 도면에는 제1전극(320) 및 제2전극(330)으로서 압전물질(310)의 내부 전체에 각각 배치되는 제1전극(320) 및 제2전극(330)이 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 제1전극(320)과 제2전극(330)은 압전물질(310)에 의해 생성되는 상기 전기에너지를 상기 외부회로에 제공할 수 있는 한 다양한 형태로 압전물질(310) 내부에 배치될 수 있다. 상기 다양한 형태의 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 제1전극(320) 및 제2전극(330)은 압전물질(310)의 상기 내부 중 적어도 일부분에 배치될 수도 있다. 상기 좌굴에 의하여 압전물질(310)이 상기 전기에너지를 생성하는 과정 및 상기 전기에너지를 저장하는 과정은 도 1과 관련하여 상술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략하기로 한다. 또한, 압전물질(310), 제1전극(320) 및 제2전극(330)의 기능, 구조 및 특성은 각각 도 1 또는 도 2와 관련하여 상술한 압전물질(110), 제1전극(120) 및 제2전극(130)의 기능, 구조 및 특성과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략한다.The piezoelectric material 310 may be disposed in the dielectric 350. In addition, a first electrode 320 and a second electrode 330 may be disposed in the dielectric 350. At least one side of the dielectric 350 may have a non-planar side. Dielectric 350 may have a length, width and thickness. In an embodiment, as shown in the drawing, one surface of the dielectric 350 formed by the length and the width of the dielectric 350 may have a non-planar surface. The dielectric 350 having a non-planar surface may be buckled by an external force. In this case, the piezoelectric material 310 disposed inside the dielectric 350 may be buckled by the dielectric 350. The piezoelectric material 310 may have a length, a width, and a thickness. In the drawing, a piezoelectric material 310 having a flat surface formed by the length and the width of the piezoelectric material 310 as the piezoelectric material 310 is represented as an example. As another example, as shown in the drawing, as the piezoelectric material 310, a piezoelectric material 310 having a surface formed by the length and the width of the piezoelectric material 310, which is not planar, may be used. Dielectric 350 having a non-planar surface may be buckled by the external force. Dielectric 350 may, for example, be buckled when subjected to an external force above a threshold. The piezoelectric material 310 disposed in the dielectric 350 by the buckling may generate electrical energy. In the drawing, the first electrode 320 and the second electrode 330 disposed in the entire interior of the piezoelectric material 310 as the first electrode 320 and the second electrode 330 are represented as an example. As another embodiment, unlike in the drawing, the first electrode 320 and the second electrode 330 may be provided in various forms as long as they can provide the external circuit with the electrical energy generated by the piezoelectric material 310. The piezoelectric material 310 may be disposed in the furnace. As an example of the various forms, the first electrode 320 and the second electrode 330 may be disposed on at least a portion of the inside of the piezoelectric material 310, as shown in the drawing. Since the process of generating the electrical energy and the storing of the electrical energy by the piezoelectric material 310 by the buckling has been described above with reference to FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted for convenience of description. In addition, the functions, structures, and characteristics of the piezoelectric material 310, the first electrode 320, and the second electrode 330 may be the piezoelectric material 110 and the first electrode 120 described above with reference to FIGS. 1 and 2, respectively. ) And the second electrode 130 are substantially the same as the function, structure, and characteristics thereof, and thus a detailed description thereof will be omitted for convenience of description.

도 4는 또 다른 실시 예에 따른 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 전기에너지 생성소자(400)는 압전물질(110)을 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 전기에너지 생성소자(400)는 선택적으로(optionally) 제1전극(120) 및 제2전극(130)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 전기에너지 생성소자(400)는 저장회로(미도시)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 생성소자(400)는 선택적으로(optionally) 보호층(450)을 더 포함할 수 있다.4 is a view showing an electric energy generating device according to another embodiment. Referring to FIG. 4, the electric energy generating device 400 includes a piezoelectric material 110. In some embodiments, the electrical energy generating device 400 may further include a first electrode 120 and a second electrode 130 optionally. In this case, the electrical energy generating device 400 may further include a storage circuit (not shown). In some other embodiments, the electrical energy generating device 400 may further include a protective layer 450 (optionally).

보호층(450)은 압전물질(120)의 표면에 배치될 수 있다. 또한, 압전물질(110)의 표면에는 추가적인 보호층이 더 배치될 수 있으며, 이 경우 보호층(450)과 추가적인 보호층은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 보호층(450)으로서 다양한 재료가 사용될 수 있다. 보호층(450)은 예로서 유전체 또는 섬유일 수 있다. 보호층(450)이 배치되는 압전물질(110)은 외력에 의하여 좌굴되지 아니할 수 있다. 보호층(450) 및 상기 추가적인 보호층이 표면에 배치되지 아니하는 압전물질(110)은 상기 외력에 의하여 좌굴되어 상기 전기에너지를 생성할 수 있다. 다시 말하면, 보호층(450)은 압전물질(110)을 감싸며, 상기 외력에 의하여 압전물질(110)이 좌굴되지 않도록 해 줄 수 있다. 상기 외력이 전기에너지 생성소자(400)에 가해지는 경우, 보호층(450)이 표면에 배치된 압전물질(110)은 좌굴되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 저장회로는 보호층(450)이 표면에 배치되지 않은 압전물질(110)이 좌굴되어 생성하는 전기에너지를 저장하게 된다. 압전물질(110) 표면에 보호층(450)을 이격하여 배치하는 경우, 압전물질(110)이 상기 외력에 의하여 좌굴되는 좌굴 지점의 위치, 상기 좌굴 지점의 개수 등을 조절할 수 있다. 보호층(450)이 배치되지 않은 압전물질(110)의 경우, 상기 외력에 따른 압전물질(110)이 좌굴되는 상기 좌굴 지점의 상기 위치, 상기 좌굴 지점의 상기 개수를 조절할 수 없다. 보호층(450)을 압전물질(110) 표면의 적절한 위치에 소정의 개수로 배치하면, 하나의 압전물질(110)을 이용하여 다수개의 좌굴 지점을 얻을 수 있다. 이를 통하여 상기 외력에 의하여 압전물질(110)이 생성하는 상기 전기에너지의 크기 또는 세기를 조절할 수 있다. 또한, 보호층(450)은 질량체(mass)로서의 기능을 수행할 수 있다. 상기 외력이 전기에너지 생성소자(400)에 가해지는 경우, 보호층(450)은 상기 질량체로서의 기능을 수행하여 압전물질(110)이 용이하게 좌굴되도록 할 수 있다. 보호층(450) 및 상기 추가적인 보호층은 다양한 형태로 배치될 수 있다. 도면에는 보호층(450)으로서 압전물질(110)을 감싸는 형태로 배치된 보호층(450)이 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 보호층(450)은 압전물질(110)의 표면 중 적어도 일부분에 배치될 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 상기한 예시 이외에도 보호층(450)은 다양한 형태로 압전물질(110)의 상기 표면에 배치될 수 있다.The protective layer 450 may be disposed on the surface of the piezoelectric material 120. In addition, an additional protective layer may be further disposed on the surface of the piezoelectric material 110, in which case the protective layer 450 and the additional protective layer may be spaced apart from each other. Various materials may be used as the protective layer 450. Protective layer 450 may be, for example, a dielectric or a fiber. The piezoelectric material 110 in which the protective layer 450 is disposed may not be buckled by an external force. The piezoelectric material 110 in which the protective layer 450 and the additional protective layer are not disposed on the surface may be buckled by the external force to generate the electrical energy. In other words, the protective layer 450 may surround the piezoelectric material 110 and may prevent the piezoelectric material 110 from buckling by the external force. When the external force is applied to the electrical energy generating device 400, the piezoelectric material 110 having the protective layer 450 disposed on the surface thereof may not be buckled. In this case, the storage circuit stores electrical energy generated by buckling the piezoelectric material 110 in which the protective layer 450 is not disposed on the surface. When the protective layer 450 is spaced apart from the surface of the piezoelectric material 110, the position of the buckling point at which the piezoelectric material 110 is buckled by the external force, the number of the buckling points, and the like may be adjusted. In the case of the piezoelectric material 110 in which the protective layer 450 is not disposed, the position of the buckling point at which the piezoelectric material 110 is buckled according to the external force and the number of the buckling points cannot be adjusted. When the protective layer 450 is disposed in a predetermined number at a proper position on the surface of the piezoelectric material 110, a plurality of buckling points may be obtained by using one piezoelectric material 110. Through this, the size or intensity of the electrical energy generated by the piezoelectric material 110 may be adjusted by the external force. In addition, the protective layer 450 may function as a mass. When the external force is applied to the electrical energy generating device 400, the protective layer 450 may function as the mass so that the piezoelectric material 110 may be easily buckled. The protective layer 450 and the additional protective layer may be disposed in various forms. In the drawing, the protective layer 450 disposed in the form of enclosing the piezoelectric material 110 as the protective layer 450 is represented as an example. In another embodiment, unlike the illustrated figure, the protective layer 450 may be disposed on at least a portion of the surface of the piezoelectric material 110. The above example is for illustrative purposes, and in addition to the above example, the protective layer 450 may be disposed on the surface of the piezoelectric material 110 in various forms.

도면에는 도 1과 관련하여 상술한 전기에너지 생성소자(100)에 보호층(450) 및 추가적인 보호층을 적용하여 얻어지는 전기에너지 생성소자(400)가 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 보호층(450) 및 추가적인 보호층은 도 2와 관련하여 상술한 전기에너지 생성소자(200)에 적용될 수 있다. 또 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 보호층(450) 및 추가적인 보호층은 도 3과 관련하여 상술한 전기에너지 생성소자(300)에 적용될 수 있다. 이들 경우에 있어서, 보호층(450) 및 추가적인 보호층의 구조, 배치 및 기능은 도 4와 관련하여 상술한 내용으로부터 유추할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략하기로 한다.In the drawing, an electric energy generating device 400 obtained by applying a protective layer 450 and an additional protective layer to the electric energy generating device 100 described above with reference to FIG. 1 is represented as an example. As another embodiment, as shown in the figure, the protective layer 450 and the additional protective layer may be applied to the electrical energy generating device 200 described above with reference to FIG. 2. As another embodiment, as shown in the figure, the protective layer 450 and the additional protective layer may be applied to the electrical energy generating device 300 described above with reference to FIG. 3. In these cases, the structure, arrangement and function of the protective layer 450 and the additional protective layer can be inferred from the above description with respect to FIG. 4, and thus a detailed description thereof will be omitted for convenience of description.

도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 압전물질(110, 310)을 포함하는 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)는 외력에 의한 좌굴에 의하여 전기에너지를 생성할 수 있다. 의학기술의 발달로 수많은 센서가 인간의 몸에 삽입되거나 부착되는 추세에 있다. 또한, 휴대용 전자기기의 발달로 wearable computer, smart wear 등과 같은 인간의 몸 또는 의복에 착용 가능한 전자기기에 대한 수요와 연구가 증가하고 있다. 인체부착 센서, wearable computer, smart wear 등과 같은 전자기기는 이들을 구동하기 위한 전원공급 매체를 필요로 한다. 전원공급 매체의 더딘 발전속도는 전원공급 기기의 지속적인 교체 필요성과 이에 따른 유지비용의 증가라는 문제를 야기하고 있다. 인체 에너지를 이용한 에너지 변환 기술을 통하여 상술한 전자기기에 전원공급을 한다면 시간과 공간에 제약을 받지 않고 지속적으로 에너지를 공급할 수 있다. 압전물질(110, 310)을 포함하는 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)는 의복 등의 형태로 사람의 몸에 착용될 수 있다. 이 경우, 좌굴에 의하여 전기에너지를 생성하는 압전물질(110, 310)을 이용한 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)는 사람의 의식적인 또는 무의식적인 행동으로 발생되는 인체 에너지를 수확할 수 있다. 일례로, 사람의 의복에서 접힘과 펴짐이 빈번하게 반복되는 팔꿈치, 복부, 겨드랑이 등의 부위에 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)를 배치할 수 있다. 이 경우, 압전물질(110)은 반복적인 좌굴을 경험하게 되므로 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)는 전기에너지를 효과적으로 생성할 수 있게 된다. 이를 통하여 시간과 공간에 제약을 받지 아니하는 지속적인 전원공급기기를 구현할 수 있다.Referring back to FIGS. 1 to 4, the electrical energy generating elements 100, 200, 300, and 400 including the piezoelectric materials 110 and 310 may generate electrical energy by buckling by an external force. With the development of medical technology, many sensors are inserted or attached to the human body. In addition, with the development of portable electronic devices, the demand for and research on electronic devices that can be worn on a human body or clothes, such as wearable computers and smart wear, are increasing. Electronic devices such as wearable sensors, wearable computers, smart wear, and the like require a power supply medium to drive them. The slow generation speed of the power supply medium is causing the problem of the need for continuous replacement of the power supply and the increase in maintenance cost. If power is supplied to the above-described electronic device through energy conversion technology using human energy, energy can be continuously supplied without being restricted by time and space. The electrical energy generating elements 100, 200, 300, and 400 including the piezoelectric materials 110 and 310 may be worn on a human body in the form of clothing. In this case, the electrical energy generating elements 100, 200, 300, and 400 using the piezoelectric materials 110 and 310 that generate electrical energy by buckling may harvest the human body energy generated by conscious or unconscious behavior of a person. Can be. For example, the electrical energy generating elements 100, 200, 300, and 400 may be disposed on the elbow, the abdomen, the armpit, and the like, where the folding and unfolding are frequently repeated in the human garment. In this case, since the piezoelectric material 110 experiences repeated buckling, the electrical energy generating elements 100, 200, 300, and 400 can effectively generate electrical energy. This enables a continuous power supply that is not limited by time and space.

도 5는 일 실시 예에 따른 모직형 전기에너지 생성소자를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 복수의 압전물질들(110), 제1전극(120) 및 제2전극(130)을 포함한다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 저장회로(540)를 더 포함할 수 있다. 저장회로(540)는 제1전극(120) 및 제2전극(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 유전체(250)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 복수의 보호층들(450)을 더 포함할 수 있다.5 is a view showing a woolen electric energy generating device according to an embodiment. Referring to FIG. 5, the woolen electric energy generating device 500 includes a plurality of piezoelectric materials 110, a first electrode 120, and a second electrode 130. In some embodiments, the storage circuit 540 may be further included. The storage circuit 540 may be electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 130. In some other embodiments, the woolen electrical energy generating device 500 may further include a dielectric 250. In some other embodiments, the woolen electrical energy generating device 500 may further include a plurality of protective layers 450.

복수의 압전물질들(110)은 외력에 의하여 좌굴되어 전기에너지를 생성한다. 제1전극(120)은 복수의 압전물질들(110)의 일면에 배치되며, 제2전극(130)은 복수의 압전물질들(110)의 타면에 배치된다. 복수의 압전물질들(110)은 예로서 PVDF(polyvinylidene fluoride), PZT(lead zirconate titanate) 등일 수 있다. 복수의 압전물질들(110)로서 상기 PVDF와 같은 폴리머 재질의 압전물질을 사용하는 경우 복수의 압전물질들(110)은 상기 외력에 대하여 쉽게 손상되지 않는 장점을 가질 수 있다.The plurality of piezoelectric materials 110 are buckled by an external force to generate electrical energy. The first electrode 120 is disposed on one surface of the plurality of piezoelectric materials 110, and the second electrode 130 is disposed on the other surface of the plurality of piezoelectric materials 110. The plurality of piezoelectric materials 110 may be, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), lead zirconate titanate (PZT), or the like. When a piezoelectric material of a polymer material such as PVDF is used as the plurality of piezoelectric materials 110, the plurality of piezoelectric materials 110 may not be easily damaged by the external force.

복수의 압전물질들(110) 각각은 서로 전기적으로 연결된다. 일 실시 예에 있어서, 복수의 압전물질들(110) 중 적어도 일부분은 서로 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 복수의 압전물질들(110) 중 전기적으로 병렬 연결된 연속된 2개의 압전물질들을 제1압전물질 및 제2압전물질이라 하자. 상기 제1압전물질 및 상기 제2압전물질은 상기 제1압전물질의 제1전극(120)이 상기 제2압전물질의 제1전극(120)과 전기적으로 연결되고, 상기 제1압전물질의 제2전극(130)이 상기 제2압전물질의 제2전극(130)과 전기적으로 연결되어 서로 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 외력에 의하여 상기 제1압전물질의 제1전극(120) 및 제2전극(130)에 생성되는 전하는 각각 상기 외력에 의하여 상기 제2압전물질의 제1전극(120) 및 제2전극(130)에 생성되는 전하와 같은 극성을 가질 수 있다. 즉, 상기 외력에 의하여 복수의 압전물질들(110) 각각의 상기 일면 및 상기 타면에는 전하가 생성되며, 서로 같은 극성을 가지는 전극들을 전기적으로 연결함으로써 압전물질들(110)은 서로 전기적으로 병렬 연결될 수 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 복수의 압전물질들(110) 각각의 상기 일면 및 상기 타면에 생성되는 전하를 같은 극성끼리 연결할 수 있다면, 복수의 압전물질들(110)의 제1전극(120) 및 제2전극(130)은 다양한 방식으로 연결될 수 있다.Each of the plurality of piezoelectric materials 110 is electrically connected to each other. In one embodiment, at least some of the plurality of piezoelectric materials 110 may be electrically connected in parallel with each other. Two consecutive piezoelectric materials electrically connected in parallel among the plurality of piezoelectric materials 110 may be referred to as a first piezoelectric material and a second piezoelectric material. In the first piezoelectric material and the second piezoelectric material, the first electrode 120 of the first piezoelectric material is electrically connected to the first electrode 120 of the second piezoelectric material, and the first piezoelectric material may be formed of the first piezoelectric material. The second electrode 130 may be electrically connected to the second electrode 130 of the second piezoelectric material to be electrically connected to each other in parallel. In this case, the charges generated at the first electrode 120 and the second electrode 130 of the first piezoelectric material by the external force are respectively the first electrode 120 and the second of the second piezoelectric material by the external force. It may have the same polarity as the charge generated in the electrode 130. That is, charges are generated on the one surface and the other surface of each of the plurality of piezoelectric materials 110 by the external force, and the piezoelectric materials 110 may be electrically connected in parallel to each other by electrically connecting electrodes having the same polarity. Can be. As another embodiment, as illustrated in the drawing, if the charges generated on the one surface and the other surface of each of the plurality of piezoelectric materials 110 may be connected with the same polarity, the first of the plurality of piezoelectric materials 110 may be connected. The electrode 120 and the second electrode 130 may be connected in various ways.

복수의 압전물질들(110)은 다양한 형태를 가질 수 있다. 일 실시 예로서, 복수의 압전물질들(110) 중 적어도 어느 하나의 압전물질은 예로서 압전박막 또는 압전섬유일 수 있다. 도면에는 복수의 압전물질들(110)로서 압전박막이 예로서 표현되어 있다. 일례로, 복수의 압전물질들(110) 중 상기 적어도 어느 하나의 압전물질의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 도면에는 평면이 아닌 상기 면을 가지는 상기 압전박막으로서 상기 길이 방향을 축으로 할 때, 상기 축 방향으로 상기 폭의 양 끝단이 말려 있는 압전박막이 예로서 표현되어 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 상기한 예시 이외에도 평면이 아닌 상기 면을 가지는 상기 압전박막은 다양한 형태를 가질 수 있다. 다른 실시 예로서, 복수의 압전물질들(110) 중 적어도 어느 하나의 압전물질은 예로서 유전체(250)의 일면에 배치될 수 있다. 유전체(250)의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 또 다른 실시 예로서, 복수의 압전물질들(110) 중 적어도 어느 하나의 압전물질은 예로서 유전체(350)의 내부에 배치될 수 있다. 유전체(350)의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가질 수 있다. 또 다른 실시 예로서, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 복수의 압전물질들(110) 중 적어도 어느 하나의 압전물질 표면에 서로 이격되어 배치되는 복수의 보호층들(450)을 더 포함할 수 있다. 복수의 보호층들(450)이 표면에 배치되지 아니하는 복수의 압전물질들(450)은 상기 외력에 의하여 좌굴되어 전기에너지를 생성할 수 있다. 다시 말하면, 복수의 압전물질들(450) 중 표면에 보호층(450)이 배치되지 않은 부분은 상기 외력에 의하여 좌굴될 수 있다. 즉, 복수의 압전물질들(450) 중 표면에 보호층(450)이 배치되지 않은 부분은 좌굴점으로서의 역할을 할 수 있다. 좌굴점의 위치, 개수 등을 조절하여 상기 외력에 의하여 모직형 전기에너지 생성소자(500)이 생성하는 상기 전기에너지를 조절할 수 있다. 이와 관련한 상세한 설명은 도 4와 관련하여 상술한 전기에너지 생성소자(400)의 동작으로부터 유추할 수 있으므로, 설명의 편의상 생략한다.The plurality of piezoelectric materials 110 may have various shapes. In an embodiment, at least one piezoelectric material of the plurality of piezoelectric materials 110 may be, for example, a piezoelectric thin film or a piezoelectric fiber. In the drawing, a piezoelectric thin film is represented as an example of the plurality of piezoelectric materials 110. For example, at least one surface of the at least one piezoelectric material among the plurality of piezoelectric materials 110 may have a non-planar surface. In the figure, a piezoelectric thin film in which both ends of the width are rolled in the axial direction is represented as an example when the longitudinal direction is used as the piezoelectric thin film having the plane rather than the plane. The above example is an example for understanding, and the piezoelectric thin film having the surface that is not planar in addition to the above example may have various forms. In another embodiment, at least one piezoelectric material of the plurality of piezoelectric materials 110 may be disposed on one surface of the dielectric 250, for example. At least one side of the dielectric 250 may have a non-planar side. In another embodiment, at least one piezoelectric material of the plurality of piezoelectric materials 110 may be disposed inside the dielectric 350, for example. At least one side of the dielectric 350 may have a non-planar side. As another embodiment, the woolen electrical energy generating device 500 may further include a plurality of protective layers 450 disposed on the surface of at least one of the piezoelectric materials 110. Can be. The plurality of piezoelectric materials 450 in which the plurality of protective layers 450 are not disposed on the surface may be buckled by the external force to generate electrical energy. In other words, a portion of the plurality of piezoelectric materials 450 in which the protective layer 450 is not disposed on the surface may be buckled by the external force. That is, a portion of the plurality of piezoelectric materials 450 in which the protective layer 450 is not disposed on the surface may serve as a buckling point. The electrical energy generated by the woolen electric energy generating device 500 may be controlled by the external force by adjusting the position, number, and the like of the buckling point. The detailed description related thereto may be inferred from the operation of the electric energy generating device 400 described above with reference to FIG. 4, and thus will be omitted for convenience of description.

도면에는 모직형 전기에너지 생성소자(500)로서 도 1, 도 2 및 도 4와 관련하여 상술한 전기에너지 생성소자(100, 200, 400)를 서로 전기적으로 병렬 연결하여 얻어지는 모직형 전기에너지 생성소자(500)가 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 도 1 내지 도 4와 관련하여 상술한 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)를 다양하게 조합하여 구현할 수 있다. 일례로, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 전기에너지 생성소자(100)만으로 구현될 수 있다. 다른 예로, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)를 동일한 수만큼 균등 배분하여 구현되거나, 다양한 수로 조합하여 구현될 수도 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 상기한 예시 이외에도 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)를 다양하게 조합하여 모직형 전기에너지 생성소자(500)를 얻을 수 있다.In the drawing, a woolen electric energy generating device 500 is a woolen electric energy generating device obtained by electrically connecting the electrical energy generating devices 100, 200, and 400 described above with reference to FIGS. 1, 2, and 4 with each other in parallel. 500 is represented by way of example. As another embodiment, unlike the drawing, the woolen electric energy generating element 500 may be variously combined with the electric energy generating elements 100, 200, 300, and 400 described above with reference to FIGS. 1 to 4. Can be implemented. For example, the woolen electric energy generating device 500 may be implemented by the electric energy generating device 100 only. As another example, the woolen electric energy generating device 500 may be implemented by equally distributing the electric energy generating devices 100, 200, 300, and 400 by the same number, or may be implemented by combining them in various numbers. The above examples are examples for understanding, and in addition to the above examples, the woolen electric energy generating device 500 may be obtained by variously combining the electric energy generating devices 100, 200, 300, and 400.

도면에는 저장회로(540)로서 한 쌍의 입력단(541,542)을 가지는 저장회로(540)가 예로서 표현되어 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 저장회로(540)은 여러 쌍의 입력단(미도시)를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 여러 쌍의 입력단은 도 1 내지 도 4와 관련하여 상술한 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)의 제1전극(120, 320) 및 제2전극(130, 330)과 동시에 연결되거나 각각 연결되어 전기에너지 생성소자(100, 200, 300, 400)가 생성하는 전기에너지를 저장할 수 있다. 이외에도 저장회로(540)로서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자(이하 당업자라 함) 수준에서 적용할 수 있는 다양한 형태의 저장회로가 사용될 수 있다. 저장회로(540)는 도 1과 관련하여 상술한 저장회로(140)와 같이 압전물질(110)에 의하여 생성되는 전류를 수신하는 적어도 하나의 다이오드(미도시) 및 상기 다이오드로부터 출력되는 전류를 저장하는 적어도 하나의 축전기(미도시)를 포함할 수 있다. 저장회로(540)의 기능, 구조 및 특성은 각각 도 1과 관련하여 상술한 저장회로(140)의 기능, 구조 및 특성과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략한다.In the drawing, a storage circuit 540 having a pair of input terminals 541 and 542 as the storage circuit 540 is represented as an example. As another embodiment, unlike the drawing, the storage circuit 540 may further include several pairs of input terminals (not shown). In this case, the pair of input terminals may include the first electrodes 120 and 320 and the second electrodes 130 and 330 of the electrical energy generating elements 100, 200, 300 and 400 described above with reference to FIGS. 1 to 4. And connected at the same time or connected to each other to store the electrical energy generated by the electrical energy generating device (100, 200, 300, 400). In addition to the storage circuit 540, various types of storage circuits applicable to those skilled in the art (hereinafter, referred to as those skilled in the art) may be used. The storage circuit 540 stores at least one diode (not shown) that receives current generated by the piezoelectric material 110 and the current output from the diode, such as the storage circuit 140 described above with reference to FIG. 1. At least one capacitor (not shown) may include. Since the functions, structures, and characteristics of the storage circuit 540 are substantially the same as the functions, structures, and characteristics of the storage circuit 140 described above with reference to FIG. 1, the detailed description thereof will be omitted for convenience of description.

도 6은 도 5의 일 실시 예에 따른 모직형 전기에너지 생성소자의 일 구현 예를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a view illustrating an embodiment of a woolen electric energy generating device according to an embodiment of FIG. 5.

모직형 전기에너지 생성소자(500)는 도 5와 관련하여 상술한 복수의 압전물질들(110)이 일면 또는 내부에 배치되는 직물을 더 포함할 수 있다. 상기 직물은 복수의 실들로 직조될 수 있다. 이 경우 도 5와 관련하여 상술한 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 상기 직물 일면에 배치되거나, 상기 직물 내부에 배치될 수 있다. 다른 실시 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 상기 직물의 씨실과 날씰로서 상기 직물에 포함될 수도 있다. 일례로, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 외력에 의하여 좌굴되어 상기 전기에너지를 생성하는 복수의 압전물질들(110)이 포함되는 섬유와 일반적인 섬유를 포함하는 복수의 실들로 직조될 수 있다. 상기 일반적인 섬유로서 다양한 종류의 섬유가 사용될 수 있다. 상기 일반적인 섬유는 그 생성과정에 따라 천연섬유와 인조섬유로 나누어질 수 있다. 천연섬유는 예로서 식물섬유, 동물섬유 또는 광물섬유일 수 있다. 식물섬유는 예로서 면화(cotton), 코이어(coir), 아마, 모시풀, 황마, 삼 등일 수 있다. 동물섬유는 예로서 양모, 산양모, 낙타털, 캐시미어 등일 수 있다. 광물섬유는 예로서 석면일 수 있다. 인조섬유는 예로서 무기섬유 또는 유기섬유일 수 있다. 무기섬유는 예로서 금속섬유, 유리섬유 등일 수 있다. 유기섬유는 예로서 합성섬유일 수 있다. 상기 합성섬유는 예로서 폴리아마이드계 섬유, 아크릴계 섬유 또는 폴리에스터계 섬유일 수 있다. 상기의 예시는 이해를 위한 예시로서 이외에도 다양한 섬유가 상기 일반적인 섬유로서 사용될 수 있다. 다른 예로, 도면에 도시된 바와 달리, 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 외력에 의하여 좌굴되어 상기 전기에너지를 생성하는 복수의 압전물질들(110)들만을 씨실 및 날실로 사용하여 직조될 수도 있다. 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 복수의 압전물질들(110, 310) 상호간의 전기적인 단락을 방지하기 위하여 상기 씨실 및 상기 날실 사이에 배치되는 절연층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 도면에는 사람의 팔꿈치에 적용된 모직형 전기에너지 생성소자(500)가 예로서 표현되어 있다. 사람의 의복에서 접힘과 펴짐이 빈번하게 반복되는 팔꿈치, 복부, 겨드랑이 등의 부위에 모직형 전기에너지 생성소자(500)를 배치할 경우, 복수의 압전물질들(110)은 반복적인 좌굴을 경험하게 되므로 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 전기에너지를 효과적으로 생성할 수 있게 된다.The woolen electric energy generating device 500 may further include a fabric in which the plurality of piezoelectric materials 110 described above with reference to FIG. 5 are disposed on one surface or inside. The fabric can be woven into a plurality of yarns. In this case, the woolen electric energy generating element 500 described above with reference to FIG. 5 may be disposed on one surface of the fabric or inside the fabric. In another embodiment, unlike shown in the figure, a woolen electric energy generating element 500 may be included in the fabric as the weft and the seal of the fabric. For example, the woolen electric energy generating element 500 may be woven by a plurality of yarns including a fiber including a plurality of piezoelectric materials 110 and general fibers, which are buckled by an external force to generate the electric energy. . Various kinds of fibers may be used as the general fibers. The general fiber may be divided into natural fibers and artificial fibers according to the production process. Natural fibers can be, for example, plant fibers, animal fibers or mineral fibers. Plant fibers can be, for example, cotton, coir, flax, ramie, jute, hemp and the like. Animal fibers can be, for example, wool, goat wool, camel hair, cashmere and the like. The mineral fiber may be asbestos, for example. Artificial fibers may be, for example, inorganic fibers or organic fibers. The inorganic fiber may be, for example, metal fiber, glass fiber, or the like. The organic fibers may be synthetic fibers, for example. The synthetic fiber may be, for example, polyamide based fiber, acrylic based fiber or polyester based fiber. In addition to the above examples, various fibers may be used as the general fiber. As another example, unlike the drawing, the woolen electric energy generating element 500 may be woven by using only a plurality of piezoelectric materials 110 that are buckled by external force to generate the electric energy. have. The woolen electrical energy generating device 500 may further include an insulating layer (not shown) disposed between the weft and the warp yarns to prevent electrical short circuits between the plurality of piezoelectric materials 110 and 310. . In the figure, a woolen electric energy generating element 500 applied to an elbow of a person is represented as an example. When the woolen electrical energy generating device 500 is placed on the elbow, abdomen, armpit, etc. where the folding and unfolding are frequently repeated in the human garment, the plurality of piezoelectric materials 110 may experience repeated buckling. Therefore, the wool type electric energy generating device 500 may effectively generate electric energy.

도 5 및 도 6을 다시 참조하면, 복수의 압전물질들(110)을 포함하는 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 외력에 의한 좌굴에 의하여 전기에너지를 생성할 수 있다. 의학기술의 발달로 수많은 센서가 인간의 몸에 삽입되거나 부착되는 추세에 있다. 또한, 휴대용 전자기기의 발달로 wearable computer, smart wear 등과 같은 인간의 몸 또는 의복에 착용 가능한 전자기기에 대한 수요와 연구가 증가하고 있다. 인체부착 센서, wearable computer, smart wear 등과 같은 전자기기는 이들을 구동하기 위한 전원공급 매체를 필요로 한다. 전원공급 매체의 더딘 발전속도는 전원공급 기기의 지속적인 교체 필요성과 이에 따른 유지비용의 증가라는 문제를 야기하고 있다. 인체 에너지를 이용한 에너지 변환 기술을 통하여 상술한 전자기기에 전원공급을 한다면 시간과 공간에 제약을 받지 않고 지속적으로 에너지를 공급할 수 있다. 복수의 압전물질들(110)을 포함하는 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 의복 등의 형태로 사람의 몸에 착용될 수 있다. 이 경우, 좌굴에 의하여 전기에너지를 생성하는 복수의 압전물질들(110)을 이용한 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 사람의 의식적인 또는 무의식적인 행동으로 발생되는 인체 에너지를 수확할 수 있다. 일례로, 사람의 의복에서 접힘과 펴짐이 빈번하게 반복되는 팔꿈치, 복부, 겨드랑이 등의 부위에 모직형 전기에너지 생성소자(500)를 배치할 수 있다. 이 경우, 복수의 압전물질들(110)은 반복적인 좌굴을 경험하게 되므로 모직형 전기에너지 생성소자(500)는 전기에너지를 효과적으로 생성할 수 있게 된다. 이를 통하여 시간과 공간에 제약을 받지 아니하는 지속적인 전원공급기기를 구현할 수 있다.Referring back to FIGS. 5 and 6, the woolen electrical energy generating device 500 including the plurality of piezoelectric materials 110 may generate electrical energy by buckling by an external force. With the development of medical technology, many sensors are inserted or attached to the human body. In addition, with the development of portable electronic devices, the demand for and research on electronic devices that can be worn on a human body or clothes, such as wearable computers and smart wear, are increasing. Electronic devices such as wearable sensors, wearable computers, smart wear, and the like require a power supply medium to drive them. The slow generation speed of the power supply medium is causing the problem of the need for continuous replacement of the power supply and the increase in maintenance cost. If power is supplied to the above-described electronic device through energy conversion technology using human energy, energy can be continuously supplied without being restricted by time and space. The woolen electrical energy generating device 500 including the plurality of piezoelectric materials 110 may be worn on a human body in the form of a garment. In this case, the woolen electric energy generating element 500 using the plurality of piezoelectric materials 110 generating electrical energy by buckling may harvest human energy generated by conscious or unconscious behavior of a person. For example, a woolen electric energy generating device 500 may be disposed on a part of an elbow, an abdomen, an armpit, and the like, in which a person's clothes are frequently folded and folded. In this case, since the plurality of piezoelectric materials 110 experience repetitive buckling, the woolen electric energy generating element 500 can effectively generate electric energy. This enables a continuous power supply that is not limited by time and space.

상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.From the above, various embodiments of the present disclosure have been described for purposes of illustration, and it will be understood that various modifications are possible without departing from the scope and spirit of the present disclosure. And the various embodiments disclosed are not intended to limit the present disclosure, the true spirit and scope will be presented from the following claims.

Claims (14)

적어도 하나의 압전물질;
상기 압전물질의 일면에 배치되는 제1전극; 및
상기 압전물질의 타면에 배치되는 제2전극을 포함하되,
상기 압전물질은 외력에 의하여 좌굴(buckling)되어 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 전기에너지 생성소자.At least one piezoelectric material;
A first electrode disposed on one surface of the piezoelectric material; And
Including a second electrode disposed on the other surface of the piezoelectric material,
The piezoelectric material is buckled by an external force to convert mechanical energy into electrical energy. 제1항에 있어서,
상기 압전물질의 표면에 서로 이격되어 배치되는 보호층 및 추가적인 보호층을 더 포함하되,
상기 보호층 및 상기 추가적인 보호층이 표면에 배치되지 아니하는 상기 압전물질이 상기 외력에 의하여 좌굴되어 상기 전기에너지를 생성하는 전기에너지 생성소자.The method of claim 1,
Further comprising a protective layer and an additional protective layer spaced apart from each other on the surface of the piezoelectric material,
And the piezoelectric material in which the protective layer and the additional protective layer are not disposed on the surface is buckled by the external force to generate the electrical energy. 제1항에 있어서,
상기 압전물질은 PVDF를 포함하는 전기에너지 생성소자.The method of claim 1,
The piezoelectric material includes an electrical energy generating device including PVDF. 제1항에 있어서,
상기 제1전극 및 상기 제2전극과 전기적으로 연결되며, 상기 전기에너지를 저장하는 저장회로를 더 포함하는 전기에너지 생성소자.The method of claim 1,
And a storage circuit electrically connected to the first electrode and the second electrode and storing the electric energy. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압전물질은 압전박막 또는 압전섬유를 포함하되,
상기 압전물질의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가지는 전기에너지 생성소자.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The piezoelectric material includes a piezoelectric thin film or piezoelectric fiber,
At least one surface of the piezoelectric material has a non-planar surface electrical energy generating device. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
일면 또는 내부에 상기 압전물질이 배치되는 유전체를 더 포함하되,
상기 유전체의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가지는 전기에너지 생성소자.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising a dielectric in which the piezoelectric material is disposed on one side or inside,
At least one surface of the dielectric has a non-planar surface. 외력에 의하여 좌굴되어 전기에너지를 생성하는 복수의 압전물질들;
상기 복수의 압전물질들의 일면에 배치되는 제1전극; 및
상기 복수의 압전물질들의 타면에 배치되는 제2전극을 포함하되,
상기 복수의 압전물질들은 서로 전기적으로 연결되는 모직형 전기에너지 생성소자.A plurality of piezoelectric materials buckled by an external force to generate electrical energy;
A first electrode disposed on one surface of the plurality of piezoelectric materials; And
A second electrode disposed on the other surface of the plurality of piezoelectric materials,
And a plurality of piezoelectric materials are electrically connected to each other. 제7항에 있어서,
상기 복수의 압전물질들 중 적어도 일부분은 서로 전기적으로 병렬 연결되며, 상기 복수의 압전물질들 중 전기적으로 병렬 연결된 연속된 2개의 압전물질들(이하 제1압전물질 및 제2압전물질이라 함)은 상기 제1압전물질의 상기 제1전극이 상기 제2압전물질의 상기 제1전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제1압전물질의 상기 제2전극이 상기 제2압전물질의 상기 제2전극과 전기적으로 연결되되,
상기 외력에 의하여 상기 제1압전물질의 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 생성되는 전하는 각각 상기 외력에 의하여 상기 제2압전물질의 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 생성되는 전하와 같은 극성을 가지는 모직형 전기에너지 생성소자.The method of claim 7, wherein
At least a portion of the plurality of piezoelectric materials are electrically connected in parallel to each other, and two consecutive piezoelectric materials (hereinafter, referred to as a first piezoelectric material and a second piezoelectric material) which are electrically connected in parallel among the plurality of piezoelectric materials are The first electrode of the first piezoelectric material is electrically connected to the first electrode of the second piezoelectric material, and the second electrode of the first piezoelectric material is electrically connected to the second electrode of the second piezoelectric material. Connected to,
Charges generated in the first electrode and the second electrode of the first piezoelectric material by the external force are the same polarity as charges generated in the first electrode and the second electrode of the second piezoelectric material by the external force, respectively. Wool-type electrical energy generating device having a. 제7항에 있어서,
상기 복수의 압전물질들은 PVDF를 포함하는 모직형 전기에너지 생성소자.The method of claim 7, wherein
And the plurality of piezoelectric materials include PVDF. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 압전물질들 중 적어도 어느 하나의 압전물질은 압전박막 또는 압전섬유를 포함하되,
상기 적어도 어느 하나의 압전물질의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가지는 모직형 전기에너지 생성소자.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
At least one piezoelectric material of the plurality of piezoelectric materials includes a piezoelectric thin film or piezoelectric fiber,
At least one surface of the at least one piezoelectric material has a non-planar surface woolen energy generating device. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 압전물질들 중 적어도 어느 하나의 압전물질이 일면 또는 내부에 배치되는 유전체를 더 포함하되,
상기 유전체의 적어도 어느 한 면은 평면이 아닌 면을 가지는 모직형 전기에너지 생성소자.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
At least one of the piezoelectric material of the plurality of piezoelectric material further comprises a dielectric disposed on one side or inside,
At least one surface of the dielectric has a non-planar wool electrical energy generating device. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 압전물질들 중 적어도 어느 하나의 압전물질 표면에 서로 이격되어 배치되는 복수의 보호층들을 더 포함하되,
상기 복수의 보호층들이 표면에 배치되지 아니하는 상기 복수의 압전물질들은 상기 외력에 의하여 좌굴되어 전기에너지를 생성하는 모직형 전기에너지 생성소자.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
Further comprising a plurality of protective layers disposed spaced apart from each other on the surface of at least one piezoelectric material of the plurality of piezoelectric materials,
And a plurality of piezoelectric materials, in which the plurality of protective layers are not disposed on a surface, are buckled by the external force to generate electrical energy. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1전극 및 상기 제2전극과 전기적으로 연결되며, 상기 전기에너지를 저장하는 저장회로를 더 포함하는 모직형 전기에너지 생성소자.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
And a storage circuit electrically connected to the first electrode and the second electrode and storing the electrical energy. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 압전물질들이 일면 또는 내부에 배치되는 직물을 더 포함하는 모직형 전기에너지 생성소자.10. The method according to any one of claims 7 to 9,
Woolen electrical energy generating device further comprises a fabric in which the plurality of piezoelectric material is disposed on one side or inside.
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