KR20160139532A

KR20160139532A - 변전효과를 이용한 에너지 전환장치

Info

Publication number: KR20160139532A
Application number: KR1020150074580A
Authority: KR
Inventors: 김일원; 안창원; 박봉찬; 원성식; 석해진; 우원석; 채송아
Original assignee: 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-07

Abstract

본 발명은 변전효과를 이용한 에너지 전환장치에 관한 것으로, 지지층 및 하부 전극으로 작용하는 지지 전극; 지지 전극 상에 형성되고, 구부려지거나 휘어짐에 의해 변위 기울기가 변하는 변전효과를 이용하여 에너지를 전환하는 에너지 전환층; 및 에너지 전환층 상에 형성되는 상부 전극을 포함하는 에너지 전환장치를 제공한다.

Description

변전효과를 이용한 에너지 전환장치{Energy converting device using flexoelectric effect}

본 발명은 변전효과(flexoelectric effect)를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전 장치 또는 센서로 이용될 수 있는 변전효과를 이용한 에너지 전환장치에 관한 것이다.

전통적인 대규모 발전 이외에, 최근에는 소규모의 발전기술이 활발히 연구되고 있다. 예를 들어, 에너지 하베스팅(energy harvesting)은 일상생활에서 버려지거나 소모되는 에너지를 모아 전력으로 재활용하는 기술로서, 말 그대로 주변에서 버려지는 에너지를 수확(harvest)하여 사용할 수 있는 전기에너지로 변환하고 이용하는 것을 뜻한다. 에너지 하베스팅의 주요 에너지원은 진동, 사람의 움직임, 빛, 열, 전자기파, 바람, 물 등이다. 현재 가장 많이 쓰이는 에너지 하베스팅 소자는 크게 네 가지 물리 현상을 이용하는데, 첫째 압력을 가하면 전기가 발생하는 압전효과, 둘째 온도가 차이날 때 전류가 흐르는 열전효과, 셋째 금속 등이 고에너지 전자기파를 흡수할 때 전자를 내보내는 광전효과, 넷째 무선통신의 전자기파를 수집하여 전기로 바꿀 수 있다. 에너지 하베스팅 소자를 이용하면, 전자 기기들을 충전할 필요 없이 주변의 에너지를 이용하여 독립적으로 구동하도록 할 수 있다.

본 발명의 목적은 변전효과를 이용한 에너지 전환장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 지지층 및 하부 전극으로 작용하는 지지 전극; 지지 전극 상에 형성되고, 구부려지거나 휘어짐에 의해 변위 기울기가 변하는 변전효과를 이용하여 에너지를 전환하는 에너지 전환층; 및 에너지 전환층 상에 형성되는 상부 전극을 포함하는 에너지 전환장치를 제공한다.

본 발명에서 지지 전극의 두께는 1 내지 30 ㎛일 수 있고, 에너지 전환층의 두께는 1 내지 60 ㎛일 수 있다.

본 발명에서 지지 전극 및 상부 전극은 각각 금속으로 이루어질 수 있고, 에너지 전환층은 리드 지르코네이트 티타네이트, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리플루오로에틸렌 중에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서 에너지 전환층은 지지 전극을 코팅 기판으로 하여 필름 형태로 지지 전극 상에 코팅되어 형성될 수 있다.

본 발명에서 지지 전극, 에너지 전환층 및 상부 전극의 적층체는 두께 방향의 측면에서 볼 때 평탄한 수평구조, 휘어진 굴곡구조 또는 두루마리 구조로 제작될 수 있다.

본 발명에서 지지 전극, 에너지 전환층 및 상부 전극의 적층체는 길이 방향의 정면에서 볼 때 다각형, 나선형, 원형, 타원형, 반원형, 반타원형, 부분 원형, 부분 타원형 중에서 선택되는 1종의 형상 또는 2종 이상이 조합된 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 지지 전극, 에너지 전환층 및 상부 전극의 적층체를 복수 개로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 지지판을 포함할 수 있고, 복수의 적층체는 지지판 상에 60 내지 120도의 각도로 설치될 수 있다.

본 발명에서 복수의 적층체는 일정 간격을 두고 복수의 행 또는 열을 이루도록 배치될 수 있으며, 인접하는 행 또는 열끼리 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.

본 발명에서 지지 전극, 에너지 전환층 및 상부 전극의 적층체는 슬릿을 통해 복수의 영역으로 분할될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 발전장치로 유용하게 사용될 수 있고, 본 발명에 따른 발전장치는 초소형부터 대형까지 다양한 크기로 변화시켜 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 전환장치는 적절한 재료와 두께 및 구조를 가짐으로써, 변전효율 및 내구성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 전환장치는 변전효과를 이용하여 대용량의 전기 에너지를 생산하는 발전장치 또는 미세 전자 기계 시스템의 발전장치로 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 에너지 전환장치에 사용되는 적층체의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 삼각형 적층체의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 휘어진 굴곡 구조를 갖는 적층체의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 두루마리 구조를 갖는 적층체의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 적층체가 지지판에 설치된 에너지 전환장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따라 복수의 적층체가 설치된 에너지 전환장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 분할 구조를 갖는 적층체가 지지판에 설치된 에너지 전환장치의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따라 폴리머의 휘어짐에 의한 에너지 생산원리를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에 따라 폴리머의 휘어짐에 의해 생산된 전압 측정 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 변전효과를 이용한 에너지 전환장치에 관한 것이다.

변전효과(flexoelectric effect) 또는 변전성(flexoelectricity)은 어떤 물질이 구부려지거나 휘어질 때 전기장을 내는 현상을 말하며, 구부러짐이나 휘어짐(bending)에 의해 변위 기울기(strain gradient)가 변하게 된다. 강유전체 또는 강유전성의 압전체는 물질 전체가 수축되거나 압축될 때 압전효과에 의해 전기 에너지를 생산할 수 있고, 또한 외부의 풍력, 빗방울, 기계 진동, 사람의 맥박 진동 등에 의해 휘거나 구부려질 때에도 변전효과에 의해 전기 에너지를 생산할 수 있다.

변전효과는 최근에 와서야 연구되고 있는 분야로서, 이미 잘 알려진 압전효과와 관련이 있다. 압전효과는 특정한 고체를 압착시키거나 잡아당기면 내부 전기장이 발생하는 현상이다. 이 현상은 주사 투과 현미경에서 담배 라이터에 이르기까지 여러 장치에 유용하다는 것이 증명되었지만, 재료 과학자들이 고체를 분류하는데 사용하는 32개의 결정 대칭 클래스 중에서 단지 20개에서만 존재할 수 있다.

반면에 물질이 휘는 것으로부터 전기장을 발생하는 것은 어떤 대칭 클래스에서도 얻어질 수 있다는 장점이 있다. 결정을 휘면 각 원자층은 가장 바깥 표면에 있는 원자층이 가장 크게 휘고, 그 아래의 원자층들이 약간씩 다르게 잡아당겨진다. 이런 변형 기울기(strain gradient)는 결정 안의 일부 이온을 변이시켜 전기장을 충분히 발생시킬 수 있을 정도가 된다. 이 효과는 액체 결정, 그래핀, 심지어 머리카락과 같은 물질에서 볼 수 있다.

변전효과에 있어서, 변형(휘어짐)에 비례하여 에너지가 많이 생성되므로, 변형을 크게 하는 것, 즉 많이 휘어지게 하는 것이 바람직하다. 다만, 내구성도 동시에 고려해야 하므로, 변전효율이 우수하면서 내구성도 우수하도록, 적절한 재료, 크기 및 구조를 갖는 장치를 설계해야 한다. 본 발명에서는 이러한 설계 방향에 중점을 두었다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 에너지 전환장치에 사용되는 적층체의 측면도로서, 이 실시형태의 적층체(10a)는 아래로부터 지지 전극(12), 에너지 전환층(14) 및 상부 전극(16)을 포함하여 이루어질 수 있다. 도면에서 각 층의 두께와 길이 등과 같은 치수는 층 구분 등을 위해 과장되게 표현된 것으로, 실제로 각 층의 두께는 길이 등에 비해 매우 얇아서 거의 선 형태로 보이게 된다.

지지 전극(12)은 에너지 전환층(14)의 보호와 내구성 개선 등을 위한 지지층 및 하부 전극으로 작용하며, 또한 에너지 전환층(14)의 형성을 위한 코팅 기판으로도 작용한다. 지지 전극(12)은 금속으로 이루어질 수 있고, 예를 들어 스테인리스 스틸 포일(SUS foil)로 이루어질 수 있다.

지지 전극(12)의 두께는 1 내지 30 ㎛일 수 있다. 지지 전극(12)의 두께는 실험 결과에 근거하여 상기 범위가 최적이다. 변전효과를 얻기 위해서는, 지지 전극(12)을 포함하는 적층체(10a)가 구부려지거나 휘어져야 하며, 따라서 지지 전극(12)을 포함하는 적층체(10a)의 두께가 중요한 요소이다. 지지 전극(12)의 두께가 너무 얇을 경우, 에너지 전환층(14)을 포함하는 적층체(10a)의 내구성 등의 물성이 저하되어 외력 등에 의해 파손될 수 있다. 반대로, 지지 전극(12)의 두께가 너무 두꺼울 경우, 유연성이 없거나 불충분하여 에너지 전환층(14)을 포함하는 적층체(10a)가 구부려지거나 휘어지지 않거나 구부려지거나 휘어지는 정도가 약하여 변전효과를 얻기 어렵거나 변전효과가 불충분할 수 있다. 지지 전극(12)이 상술한 두께 범위를 가질 경우, 적절한 유연성을 지녀 충분한 변전효과를 얻으면서 내구성을 개선할 수 있다.

종래 압전 소자의 경우, 지지전극은 지지판과 하부전극이 분리되어 있었고, 지지판의 두께가 1 mm 이상으로 두꺼워서, 압전 소자가 구부려지거나 휘어지지 않음에 따라 변전효과를 얻을 수 없었다.

에너지 전환층(14)은 변전효과에 의해 변형 에너지를 전기 에너지 등으로 전환하는 역할을 하며, 그 반대의 경우도 가능하다.

에너지 전환층(14)의 재료는 변전효과를 구현할 수 있는 재료라면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 강유전체, 강유전성의 압전체 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로 리드 지르코네이트 티타네이트(PZT: lead zirconate titanate), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF: polyvinylidene fluoride), 폴리비닐리덴플루오라이드-트리플루오로에틸렌(PVDF-TrFE) 등을 사용할 수 있다. PZT의 경우, 상대적으로 고가이나, 효율은 높다. PVDF의 경우, 효율은 낮으나, 상대적으로 저가라서 대량 생산이 가능한 장점이 있다.

에너지 전환층(14)의 두께는 1 내지 60 ㎛일 수 있다. 에너지 전환층(14)의 두께는 실험 결과에 근거하여 상기 범위가 최적이다. 변전효과를 얻기 위해서는, 에너지 전환층(14)을 포함하는 적층체(10a)가 구부려지거나 휘어져야 하며, 따라서 에너지 전환층(14)을 포함하는 적층체(10a)의 두께가 중요한 요소이다. 에너지 전환층(14)의 두께가 너무 얇을 경우, 에너지 전환층(14)을 포함하는 적층체(10a)의 내구성 등의 물성이 저하되어 외력 등에 의해 파손될 수 있다. 반대로, 에너지 전환층(14)의 두께가 너무 두꺼울 경우, 유연성이 없거나 불충분하여 에너지 전환층(14)을 포함하는 적층체(10a)가 구부려지거나 휘어지지 않거나 구부려지거나 휘어지는 정도가 약하여 변전효과를 얻기 어렵거나 변전효과가 불충분할 수 있다.

에너지 전환층(14)은 변형을 크게 증가시키면서 유연성과 내구성을 개선하도록 얇은 필름 형태로 제작하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 에너지 전환층(14)은 지지 전극(12)을 코팅 기판으로 하여 필름 형태로 지지 전극(12) 상에 코팅되어 형성될 수 있다. 코팅은 통상의 코팅 방법을 통해 수행될 수 있다. 에너지 전환층(14)은 지지 전극(12) 상에 전면에 걸쳐 형성되거나 부분적으로 형성될 수 있다.

종래의 대부분의 압전체는 제조 특성상 딱딱한 상태에서 제조되기 때문에 강한 진동이나 풍력에 파손될 수 있지만, 본 발명에서는 유연성이 큰 제품을 사용하여 내구성을 증가시킬 수 있다.

에너지 전환층(14)은 복수의 층을 겹쳐 사용할 수 있다. 에너지 전환층(14)은 얇게 제작 가능하므로, 여러 장을 겹쳐 사용하여 생성 에너지의 전압을 크게 할 수 있다.

상부 전극(16)은 에너지 전환층(14) 상에 형성되는데, 에너지 전환층(14) 상에 전면에 걸쳐 형성되거나 부분적으로 형성될 수 있고, 또한 패턴화된 형태로도 형성될 수 있다. 상부 전극(16)은 금속으로 이루어질 수 있다. 상부 전극(16)의 두께는 0.5 ㎛ 이하일 수 있다. 상부 전극(16)은 전극 역할만 하면 되므로, 즉 전기만 통하면 되므로, 최대한 얇게 제작하는 것이 바람직하다.

지지 전극(12) 및 상부 전극(16) 각각에는 생성된 전기 에너지를 전달하기 위한 전선이 연결될 수 있다.

적층체(10a)의 길이는 예를 들어 0.1 내지 50 ㎝, 바람직하게는 0.5 내지 20 ㎝, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 ㎝일 수 있다. 적층체(10a)의 길이가 너무 짧을 경우 잘 구부려지거나 휘어지지 않을 수 있고, 너무 길 경우 내구성이 저하될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 삼각형 적층체의 사시도로서, 이 실시형태의 적층체(10b)는 도 1과 마찬가지로 아래로부터 지지 전극(12), 에너지 전환층(14) 및 상부 전극(16)을 포함하여 이루어질 수 있다. 적층체의 형상에 따라서 내구성이 달라질 수 있는데, 도 2와 같이 적층체(10b)를 삼각형으로 제작할 경우, 매우 강한 풍력이나 진동에 파손되거나 찢어지는 것을 방지하여 내구성을 개선할 수 있다.

지지 전극(12), 에너지 전환층(14) 및 상부 전극(16)으로 구성되는 적층체는 길이 방향의 정면에서 볼 때 다각형, 나선형, 원형, 타원형, 반원형, 반타원형, 부분 원형, 부분 타원형 중에서 선택되는 1종의 형상 또는 2종 이상이 조합된 형상을 가질 수 있다. 다각형의 경우, 도 2에 예시된 삼각형 이외에, 역삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 사다리꼴, 역사다리꼴 등을 예시할 수 있다. 부분 원형과 부분 타원형은 원형과 타원형 중 일부가 절취된 형태를 의미할 수 있다. 또한, 적층체는 다격형과 원형의 조합 등 복잡한 형상으로 구성될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 휘어진 굴곡 구조를 갖는 적층체의 측면도로서, 이 실시형태의 적층체(10c)는 도 1과 마찬가지로 아래로부터 지지 전극(12), 에너지 전환층(14) 및 상부 전극(16)을 포함하여 이루어질 수 있고, 두께 방향의 측면에서 볼 때, 도 1과 달리 처음부터 휘어진 형태로 제작된 경우이다. 도 3과 같이 적층체(10c)를 휘어진 형태로 제작할 경우 내구성을 개선할 수 있다. 이와 같이, 적층체의 형상은 두께 방향의 측면에서 볼 때에도 다양하게 제작할 수 있다. 도 1과 2와 같이 평탄한 수평구조(일자구조)뿐만 아니라, 도 3과 같이 휘어진 굴곡구조도 가능하다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 두루마리 구조를 갖는 적층체의 측면도로서, 이 실시형태의 적층체(10d)는 도 1과 마찬가지로 아래로부터 지지 전극(12), 에너지 전환층(14) 및 상부 전극(16)을 포함하여 이루어질 수 있고, 두께 방향의 측면에서 볼 때, 도 1과 달리 두루마리처럼 말린 구조로 제작된 경우이다. 도 4와 같이 적층체(10d)를 두루마리 형태로 제작할 경우 내구성을 개선할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 적층체가 지지판에 설치된 에너지 전환장치의 사시도로서, 적층체(10)는 지지판(20)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 적층체(10)의 아래 부분은 지지판(20) 내부로 삽입되어, 지지판(20) 내부에 있는 전극 리드선(21, 22)에 연결되도록 설치할 수 있다. 예를 들어, 적층체(10)를 지지판(20) 내부로 삽입하기 위해, 2개의 지지판(20)을 샌드위치처럼 합쳐서 적층체(10)를 삽입하고 실링할 수 있다. 또한, 지지판(20)에는 적층체(10)를 삽입하기 위한 슬롯(slot), 포트(port), 단자 등이 형성될 수도 있다. 또한, 지지판(20)에 설치되는 적층체(10)는 복수의 행 또는 열을 이루도록 형성될 수 있다. 적층체(10)가 지지판(20)의 내부로 삽입되는 깊이는 적절하게 설정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따라 복수의 적층체가 설치된 에너지 전환장치의 사시도로서, 이 실시형태처럼 에너지 전환장치는 복수의 적층체를 포함하도록 구성될 수 있다. 이 실시형태에서는 도 2에 예시된 삼각형 적층체(10b)를 사용하였으나, 적층체의 형상은 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있다. 이와 같이 복수의 적층체를 사용하여 한꺼번에 많은 전기에너지를 얻을 수 있다.

또한, 에너지 전환장치는 복수의 적층체(10b)를 지지하도록 지지판(20)을 포함할 수 있다. 지지판(20)의 재질은 특별히 제한되지 않고 금속, 플라스틱 등 다양한 소재를 사용할 수 있다. 지지판(20)의 두께와 길이 및 폭도 특별히 제한되지 않고 적절하게 설정할 수 있다. 지지판(20)은 수직 또는 수평방향으로 배치될 수 있고, 또한 복수의 지지판(20)을 결합하거나 적층할 수도 있다.

적층체(10b)는 지지판(22) 상에 일정한 각도로 설치될 수 있다. 적층체(10b)와 지지판(22)이 이루는 각도는 60 내지 120도, 바람직하게는 70 내지 110도, 더욱 바람직하게는 80 내지 100도일 수 있다.

또한, 복수의 적층체(10b)는 일정 간격을 두고 복수의 행 또는 열을 이루도록 배치될 수 있다. 이때, 도 6에 예시된 바와 같이, 인접하는 행 또는 열끼리 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 예를 들어 복수의 적층체(10b)를 지그재그 형태로 배치함으로써, 예를 들어 바람과 같은 외력을 받을 수 있는 유효 면적을 증가시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따라 분할 구조를 갖는 적층체가 지지판에 설치된 에너지 전환장치의 사시도로서, 지지 전극(12), 에너지 전환층(14) 및 상부 전극(16)의 적층체(10e)는 슬릿(18)을 통해 복수의 영역으로 분할될 수 있다. 적층체(10e)는 그 형상에 상관 없이 다수 개로 분할 구성될 수 있다.

도면에서는 길이 방향의 정면에서 볼 때, 적층체(10e)의 상부가 지지판(20)의 외부로 돌출되면서, 중앙 부위에 형성된 수직방향의 슬릿(18)에 의해 적층체(10e)가 2개의 영역으로 분할되어 있다. 지지판(20)에 삽입된 적층체(10e)의 하부는 적어도 부분적으로 연결될 수 있다.

슬릿(slit)(18)은 적층체(10e)의 일부가 절개되어 개방된 부위를 의미할 수 있다. 슬릿(18)의 형상, 방향, 개수 등은 특별히 제한되지 않고 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

이와 같이 적층체(10e)를 슬릿(18)을 통해 복수 개로 분할 제작할 경우, 매우 강한 풍력이나 진동에 파손되거나 찢어지는 것을 방지하여 내구성을 개선할 수 있다. 또한, 에너지 전환층(14)이 노출되면서 분할되어 있으므로, 큰 풍력에도 잘 견디고, 국부적으로 작은 바람에도 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있다.

도 8은 본 발명에 따라 폴리머의 휘어짐에 의한 에너지 생산원리를 나타낸 것으로, PVDF 폴리머의 휘어짐에 의한 에너지 생산원리를 나타낸 것이다. 변전소자를 구부리거나 휘게 하는 구동력은 풍력, 빗방울, 진동 등 다양하며, 또한 기계와 동물이 가하는 힘도 구동력으로 사용할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따라 폴리머의 휘어짐에 의해 생산된 전압 측정 그래프로서, PVDF 폴리머가 휘어질 때 1 V 이상의 전압이 생성될 수 있다. 기존의 압전소자는 강한 압력이 필요하나, 본 발명과 같은 변전소자는 상대적으로 적은 힘으로도 전기 에너지가 많이 생성될 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 전환장치는 소규모의 발전장치로 유용하게 적용할 수 있다. 또한, 미세한 진동에 의해서도 에너지를 발전할 수 있다.

10: 적층체
12: 지지 전극
14: 에너지 전환층
16: 상부 전극
18: 슬릿
20: 지지판
21, 22: 전극 리드선

Claims

지지층 및 하부 전극으로 작용하는 지지 전극;
지지 전극 상에 형성되고, 구부려지거나 휘어짐에 의해 변위 기울기가 변하는 변전효과를 이용하여 에너지를 전환하는 에너지 전환층; 및
에너지 전환층 상에 형성되는 상부 전극을 포함하는 에너지 전환장치.
제1항에 있어서,
지지 전극의 두께는 1 내지 30 ㎛, 에너지 전환층의 두께는 1 내지 60 ㎛인 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.
제1항에 있어서,
에너지 전환층은 리드 지르코네이트 티타네이트, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-트리플루오로에틸렌 중에서 선택되는 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.
제1항에 있어서,
에너지 전환층은 지지 전극을 코팅 기판으로 하여 필름 형태로 지지 전극 상에 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.
제1항에 있어서,
지지 전극, 에너지 전환층 및 상부 전극의 적층체는 두께 방향의 측면에서 볼 때 평탄한 수평구조, 휘어진 굴곡구조 또는 두루마리 구조로 제작되는 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.
제1항에 있어서,
지지 전극, 에너지 전환층 및 상부 전극의 적층체는 길이 방향의 정면에서 볼 때 다각형, 나선형, 원형, 타원형, 반원형, 반타원형, 부분 원형, 부분 타원형 중에서 선택되는 1종의 형상 또는 2종 이상이 조합된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.
제1항에 있어서,
지지 전극, 에너지 전환층 및 상부 전극의 적층체를 복수 개로 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.
제7항에 있어서,
지지판을 포함하고, 복수의 적층체는 지지판 상에 60 내지 120도의 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.
제8항에 있어서,
복수의 적층체는 일정 간격을 두고 복수의 행 또는 열을 이루도록 배치되며, 인접하는 행 또는 열끼리 서로 엇갈리도록 배치되는 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.
제1항에 있어서,
지지 전극, 에너지 전환층 및 상부 전극의 적층체는 슬릿을 통해 복수의 영역으로 분할되는 것을 특징으로 하는 에너지 전환장치.