- 저가의 니켈로 저비용 · 대량생산 가능한 물 분해 촉매 전극 제조 기술개발 - 물 분해 수소 생산 상용화 기대, 인공광합성 시스템 효율 향상에 기여 물로부터 수소를 얻는 기술은 가장 대표적인 청정연료 생산방법으로 알려져 있다. 가까운 미래에는 연료전지의 보급 등으로 청정에너지인 수소의 사용량이 급격히 증가할 것으로 예상된다. 그러나 현재의 수소 제조법은 대부분 화석연료를 기반으로 하여 제조 과정에서 기후변화를 야기하는 이산화탄소를 방출하는 문제점을 가지고 있어, 새로운 청정 수소 제조법의 개발이 절실하다. 이에 다양한 촉매전극을 이용하는 물 분해-수소 제조법이 많이 연구되고 있으나 아직까지 생산 효율이 매우 낮고, 고비용 전극 제조 방법을 사용하고 있어 실용화에 크게 어려움을 겪고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 청정에너지연구센터 민병권, 황윤정 박사팀은 저가형 금속 소재인 니켈(Nickel)을 이용하여 매우 간단한 공정을 통해 고효율의 물 분해 촉매전극을 만들 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 특히 이 기술은 수소 생산뿐만 아니라, 자연의 나뭇잎과 마찬가지로 태양빛을 이용해 물과 이산화탄소로부터 직접 고부가화합물(화학원료)을 생산할 수 있는 미래 기술인 인공광합성 분야의 물 산화 촉매로도 응용가능하기 때문에 그 파급성은 매우 크다고 할 수 있다. 물 분해 수소생산 기술에는 크게 두 가지 중요 촉매 기술이 필요한데, 한 가지가 물을 분해하여 산소를 만들어 내는 물 산화 촉매이고 다른 하나는 수소이온을 환원시켜 수소를 만드는 촉매 기술이다. 이 중 물을 분해하여 산소를 만들어 내는 반응이 훨씬 더 많은 에너지를 요구하는 어려운 반응이며, 아직까지 저가 소재를 기반으로 한 고성능의 촉매가 개발 되지 못한 상태이다. 기존에 이리듐, 루테늄 등의 희귀 고가 소재로 이루어진 촉매전극으로 높은 성능의 결과가 보고되었으나, 대량생산 및 상용화를 위해서는 저가 소재를 이용하여 고효율 촉매를 만들 수 있는 기술 개발이 절실한 상황이었다. KIST 연구진은 다공성의 니켈 폼(Ni foam)을 이용하여 단순히 황(Sulfur) 기체 조건에서 열처리 한 후 물 분해 반응을 진행시키면, 처음 황 기체에 의해 황화가 된 니켈 폼의 표면이 물 분해 활성이 매우 높은 형태(니켈하이드록사이드(Ni(OH)2/NiOOH))로 자발적으로 전환되면서 고효율의 물 분해 촉매로 변신하는 현상을 발견하였다. 연구진은 이러한 간단한 공정을 통해 만든 촉매전극을 개발하여, 세계 최고 수준의 고성능(과전압 256 mV @ 10 mA/cm2)을 나타내었다. 특히 이렇게 만들어진 촉매는 중성 pH 조건에서도 잘 작동하는 것이 검증되어 향후 인공광합성 시스템에 활용되어 효율과 내구성 향상에 기여할 것으로 기대된다. KIST 민병권 센터장은 “ 이 기술은 저가이면서 대량생산이 가능한 소재인 니켈 폼을 이용하여 매우 간단한 황화 열처리만으로 고효율의 물 분해 촉매 전극을 제조할 수 있다는 것이 장점으로 향후 물 분해 수소 생산 기술의 상용화에 큰 기여를 할 것으로 예상된다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행 되었으며, 연구결과는 촉매 분야 최고 수준의 과학전문지인 ‘Applied Catalysis B: Environmental’(IF : 9.446, JCR 상위 1.020%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Activation of a Ni electrocatalyst through spontaneous transformation of nickel sulfide to nickel hydroxide in an oxygen evolution reaction - (제1저자) 한국과학기술연구원 이민오 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 민병권 책임연구원, 황윤정 책임연구원 <그림설명> <그림 1> (상단) 자발적 변신에 의해 형성된 고활성 니켈 폼의 모습 (하단) 이 촉매를 구성하고 있는 물질 및 형태를 도식으로 나타낸 모습

- 저가의 니켈로 저비용 · 대량생산 가능한 물 분해 촉매 전극 제조 기술개발 - 물 분해 수소 생산 상용화 기대, 인공광합성 시스템 효율 향상에 기여 물로부터 수소를 얻는 기술은 가장 대표적인 청정연료 생산방법으로 알려져 있다. 가까운 미래에는 연료전지의 보급 등으로 청정에너지인 수소의 사용량이 급격히 증가할 것으로 예상된다. 그러나 현재의 수소 제조법은 대부분 화석연료를 기반으로 하여 제조 과정에서 기후변화를 야기하는 이산화탄소를 방출하는 문제점을 가지고 있어, 새로운 청정 수소 제조법의 개발이 절실하다. 이에 다양한 촉매전극을 이용하는 물 분해-수소 제조법이 많이 연구되고 있으나 아직까지 생산 효율이 매우 낮고, 고비용 전극 제조 방법을 사용하고 있어 실용화에 크게 어려움을 겪고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 청정에너지연구센터 민병권, 황윤정 박사팀은 저가형 금속 소재인 니켈(Nickel)을 이용하여 매우 간단한 공정을 통해 고효율의 물 분해 촉매전극을 만들 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 특히 이 기술은 수소 생산뿐만 아니라, 자연의 나뭇잎과 마찬가지로 태양빛을 이용해 물과 이산화탄소로부터 직접 고부가화합물(화학원료)을 생산할 수 있는 미래 기술인 인공광합성 분야의 물 산화 촉매로도 응용가능하기 때문에 그 파급성은 매우 크다고 할 수 있다. 물 분해 수소생산 기술에는 크게 두 가지 중요 촉매 기술이 필요한데, 한 가지가 물을 분해하여 산소를 만들어 내는 물 산화 촉매이고 다른 하나는 수소이온을 환원시켜 수소를 만드는 촉매 기술이다. 이 중 물을 분해하여 산소를 만들어 내는 반응이 훨씬 더 많은 에너지를 요구하는 어려운 반응이며, 아직까지 저가 소재를 기반으로 한 고성능의 촉매가 개발 되지 못한 상태이다. 기존에 이리듐, 루테늄 등의 희귀 고가 소재로 이루어진 촉매전극으로 높은 성능의 결과가 보고되었으나, 대량생산 및 상용화를 위해서는 저가 소재를 이용하여 고효율 촉매를 만들 수 있는 기술 개발이 절실한 상황이었다. KIST 연구진은 다공성의 니켈 폼(Ni foam)을 이용하여 단순히 황(Sulfur) 기체 조건에서 열처리 한 후 물 분해 반응을 진행시키면, 처음 황 기체에 의해 황화가 된 니켈 폼의 표면이 물 분해 활성이 매우 높은 형태(니켈하이드록사이드(Ni(OH)2/NiOOH))로 자발적으로 전환되면서 고효율의 물 분해 촉매로 변신하는 현상을 발견하였다. 연구진은 이러한 간단한 공정을 통해 만든 촉매전극을 개발하여, 세계 최고 수준의 고성능(과전압 256 mV @ 10 mA/cm2)을 나타내었다. 특히 이렇게 만들어진 촉매는 중성 pH 조건에서도 잘 작동하는 것이 검증되어 향후 인공광합성 시스템에 활용되어 효율과 내구성 향상에 기여할 것으로 기대된다. KIST 민병권 센터장은 “ 이 기술은 저가이면서 대량생산이 가능한 소재인 니켈 폼을 이용하여 매우 간단한 황화 열처리만으로 고효율의 물 분해 촉매 전극을 제조할 수 있다는 것이 장점으로 향후 물 분해 수소 생산 기술의 상용화에 큰 기여를 할 것으로 예상된다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행 되었으며, 연구결과는 촉매 분야 최고 수준의 과학전문지인 ‘Applied Catalysis B: Environmental’(IF : 9.446, JCR 상위 1.020%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Activation of a Ni electrocatalyst through spontaneous transformation of nickel sulfide to nickel hydroxide in an oxygen evolution reaction - (제1저자) 한국과학기술연구원 이민오 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 민병권 책임연구원, 황윤정 책임연구원 <그림설명> <그림 1> (상단) 자발적 변신에 의해 형성된 고활성 니켈 폼의 모습 (하단) 이 촉매를 구성하고 있는 물질 및 형태를 도식으로 나타낸 모습

- 저가의 니켈로 저비용 · 대량생산 가능한 물 분해 촉매 전극 제조 기술개발 - 물 분해 수소 생산 상용화 기대, 인공광합성 시스템 효율 향상에 기여 물로부터 수소를 얻는 기술은 가장 대표적인 청정연료 생산방법으로 알려져 있다. 가까운 미래에는 연료전지의 보급 등으로 청정에너지인 수소의 사용량이 급격히 증가할 것으로 예상된다. 그러나 현재의 수소 제조법은 대부분 화석연료를 기반으로 하여 제조 과정에서 기후변화를 야기하는 이산화탄소를 방출하는 문제점을 가지고 있어, 새로운 청정 수소 제조법의 개발이 절실하다. 이에 다양한 촉매전극을 이용하는 물 분해-수소 제조법이 많이 연구되고 있으나 아직까지 생산 효율이 매우 낮고, 고비용 전극 제조 방법을 사용하고 있어 실용화에 크게 어려움을 겪고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 청정에너지연구센터 민병권, 황윤정 박사팀은 저가형 금속 소재인 니켈(Nickel)을 이용하여 매우 간단한 공정을 통해 고효율의 물 분해 촉매전극을 만들 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 특히 이 기술은 수소 생산뿐만 아니라, 자연의 나뭇잎과 마찬가지로 태양빛을 이용해 물과 이산화탄소로부터 직접 고부가화합물(화학원료)을 생산할 수 있는 미래 기술인 인공광합성 분야의 물 산화 촉매로도 응용가능하기 때문에 그 파급성은 매우 크다고 할 수 있다. 물 분해 수소생산 기술에는 크게 두 가지 중요 촉매 기술이 필요한데, 한 가지가 물을 분해하여 산소를 만들어 내는 물 산화 촉매이고 다른 하나는 수소이온을 환원시켜 수소를 만드는 촉매 기술이다. 이 중 물을 분해하여 산소를 만들어 내는 반응이 훨씬 더 많은 에너지를 요구하는 어려운 반응이며, 아직까지 저가 소재를 기반으로 한 고성능의 촉매가 개발 되지 못한 상태이다. 기존에 이리듐, 루테늄 등의 희귀 고가 소재로 이루어진 촉매전극으로 높은 성능의 결과가 보고되었으나, 대량생산 및 상용화를 위해서는 저가 소재를 이용하여 고효율 촉매를 만들 수 있는 기술 개발이 절실한 상황이었다. KIST 연구진은 다공성의 니켈 폼(Ni foam)을 이용하여 단순히 황(Sulfur) 기체 조건에서 열처리 한 후 물 분해 반응을 진행시키면, 처음 황 기체에 의해 황화가 된 니켈 폼의 표면이 물 분해 활성이 매우 높은 형태(니켈하이드록사이드(Ni(OH)2/NiOOH))로 자발적으로 전환되면서 고효율의 물 분해 촉매로 변신하는 현상을 발견하였다. 연구진은 이러한 간단한 공정을 통해 만든 촉매전극을 개발하여, 세계 최고 수준의 고성능(과전압 256 mV @ 10 mA/cm2)을 나타내었다. 특히 이렇게 만들어진 촉매는 중성 pH 조건에서도 잘 작동하는 것이 검증되어 향후 인공광합성 시스템에 활용되어 효율과 내구성 향상에 기여할 것으로 기대된다. KIST 민병권 센터장은 “ 이 기술은 저가이면서 대량생산이 가능한 소재인 니켈 폼을 이용하여 매우 간단한 황화 열처리만으로 고효율의 물 분해 촉매 전극을 제조할 수 있다는 것이 장점으로 향후 물 분해 수소 생산 기술의 상용화에 큰 기여를 할 것으로 예상된다.”고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행 되었으며, 연구결과는 촉매 분야 최고 수준의 과학전문지인 ‘Applied Catalysis B: Environmental’(IF : 9.446, JCR 상위 1.020%) 최신호에 게재되었다. * (논문명) Activation of a Ni electrocatalyst through spontaneous transformation of nickel sulfide to nickel hydroxide in an oxygen evolution reaction - (제1저자) 한국과학기술연구원 이민오 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 민병권 책임연구원, 황윤정 책임연구원 <그림설명> <그림 1> (상단) 자발적 변신에 의해 형성된 고활성 니켈 폼의 모습 (하단) 이 촉매를 구성하고 있는 물질 및 형태를 도식으로 나타낸 모습

- 자동 공진(共振) 튜닝 기술이 탑재된 소형‘에너지 하베스팅’기술 - 실증을 통한 소형 전자기기 (IOT Sensor)의 안정적인 전원 공급 현실화 사물인터넷(IoT) 기술은 시공간에 구애받지 않고 설치되어야 하기 때문에 배터리나 전원선에 구애받지 않는 독립전원을 필요로 한다. 자동차, 건물, 가전제품 등의 일상 환경에서 진동, 열, 빛, 전자기파와 같이 버려지는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술을 이용하면 외부 전원장치 없이 주변 에너지원 수확만으로도 소형 전자기기를 구동하기에 충분한 전기를 생산할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 에너지 하베스터 스스로 공진을 맞추는 자동 공진 튜닝(Automous Resonance Tuning, ART) 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다. 개발한 에너지 하베스터는 30Hz 이상의 광대역 주파수 범위에서 스스로 공진을 튜닝하고 흡수한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 진동을 에너지 하베스팅 기술을 통해 전기에너지로 변환하는 과정에서 불가피한 기계적 에너지 손실이 발생해 에너지 변환 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 물체의 고유진동수와 진동의 주파수가 일치할 때 큰 진동이 발생하는 공진(Resonance) 현상을 활용한다. 그러나 에너지 하베스터의 고유진동수는 고정되어 있는 반면, 우리가 일상생활에서 경험하는 다양한 진동들은 각기 다른 범위의 주파수에 분포하고 있다 이 때문에 에너지 하베스터의 사용환경에 맞춰 매번 고유진동수를 조정하고, 공진을 유도해야 하기 때문에 실용화에 어려움이 있었다. 이에 KIST 연구진은 별도의 전기장치 없이도 주변 진동수에 스스로 튜닝될 수 있는 특별한 구조의 에너지 하베스터를 개발했다. 에너지 하베스터 내부에 주파수에 따라 움직이는 적응형 클램핑 시스템 (튜닝 시스템)을 부착하여 에너지 하베스터가 주변의 진동을 감지하면 튜닝 시스템이 공진 주파수에 도달하게 되어 외부의 진동과 같은 진동수를 갖고 공진할 수 있게 된다. 그 결과, 2초 이내 빠른 공진 주파수 튜닝으로 광대역 주파수 대역(30Hz) 이상에서 연속적으로 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구에서는 기존에 문헌에 보고되었던 압전 진동형 에너지 하베스터들과 달리 튜닝 시스템이 장착된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하여, 진동 주파수가 지속적으로 변화하는 환경에서 자동 공진 튜닝(Autonomous Resonance Tuning, ART)으로 배터리 없이도 무선 위치 추적장치를 구동하는데 성공했다. 본 연구를 주도한 KIST 송현철 책임연구원은 "이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과이며, 향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립전원으로 사용될 수 있을 것으로 보인다“고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 에너지기술평가원 에너지기술개발사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Science’(IF : 17.521, JCR 5.942%) 최신 호에 Front Cover로 게재되었다. * (논문명) Autonomous Resonance-Tuning Mechanism for Environmental Adaptive Energy Harvesting - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 이동규 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 신준철 박사후연구원 - (교신저자) 금오공과대학교 신소재공학과 조경훈 부교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 송현철 책임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1002/advs.202205179 [그림 1] Advanced Science 표지 [그림 2] 에너지 하베스터의 구조 및 자가 튜닝 원리 [그림 3] 자가 튜닝 에너지 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 4] 자동차 엔진의 진동 에너지를 활용하여 위치 추적 장치 구동에 성공한 자가 튜닝 에너지 하베스터의 실용화 가능성을 보여주는 그림

- 자동 공진(共振) 튜닝 기술이 탑재된 소형‘에너지 하베스팅’기술 - 실증을 통한 소형 전자기기 (IOT Sensor)의 안정적인 전원 공급 현실화 사물인터넷(IoT) 기술은 시공간에 구애받지 않고 설치되어야 하기 때문에 배터리나 전원선에 구애받지 않는 독립전원을 필요로 한다. 자동차, 건물, 가전제품 등의 일상 환경에서 진동, 열, 빛, 전자기파와 같이 버려지는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술을 이용하면 외부 전원장치 없이 주변 에너지원 수확만으로도 소형 전자기기를 구동하기에 충분한 전기를 생산할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 에너지 하베스터 스스로 공진을 맞추는 자동 공진 튜닝(Automous Resonance Tuning, ART) 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다. 개발한 에너지 하베스터는 30Hz 이상의 광대역 주파수 범위에서 스스로 공진을 튜닝하고 흡수한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 진동을 에너지 하베스팅 기술을 통해 전기에너지로 변환하는 과정에서 불가피한 기계적 에너지 손실이 발생해 에너지 변환 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 물체의 고유진동수와 진동의 주파수가 일치할 때 큰 진동이 발생하는 공진(Resonance) 현상을 활용한다. 그러나 에너지 하베스터의 고유진동수는 고정되어 있는 반면, 우리가 일상생활에서 경험하는 다양한 진동들은 각기 다른 범위의 주파수에 분포하고 있다 이 때문에 에너지 하베스터의 사용환경에 맞춰 매번 고유진동수를 조정하고, 공진을 유도해야 하기 때문에 실용화에 어려움이 있었다. 이에 KIST 연구진은 별도의 전기장치 없이도 주변 진동수에 스스로 튜닝될 수 있는 특별한 구조의 에너지 하베스터를 개발했다. 에너지 하베스터 내부에 주파수에 따라 움직이는 적응형 클램핑 시스템 (튜닝 시스템)을 부착하여 에너지 하베스터가 주변의 진동을 감지하면 튜닝 시스템이 공진 주파수에 도달하게 되어 외부의 진동과 같은 진동수를 갖고 공진할 수 있게 된다. 그 결과, 2초 이내 빠른 공진 주파수 튜닝으로 광대역 주파수 대역(30Hz) 이상에서 연속적으로 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구에서는 기존에 문헌에 보고되었던 압전 진동형 에너지 하베스터들과 달리 튜닝 시스템이 장착된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하여, 진동 주파수가 지속적으로 변화하는 환경에서 자동 공진 튜닝(Autonomous Resonance Tuning, ART)으로 배터리 없이도 무선 위치 추적장치를 구동하는데 성공했다. 본 연구를 주도한 KIST 송현철 책임연구원은 "이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과이며, 향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립전원으로 사용될 수 있을 것으로 보인다“고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 에너지기술평가원 에너지기술개발사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Science’(IF : 17.521, JCR 5.942%) 최신 호에 Front Cover로 게재되었다. * (논문명) Autonomous Resonance-Tuning Mechanism for Environmental Adaptive Energy Harvesting - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 이동규 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 신준철 박사후연구원 - (교신저자) 금오공과대학교 신소재공학과 조경훈 부교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 송현철 책임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1002/advs.202205179 [그림 1] Advanced Science 표지 [그림 2] 에너지 하베스터의 구조 및 자가 튜닝 원리 [그림 3] 자가 튜닝 에너지 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 4] 자동차 엔진의 진동 에너지를 활용하여 위치 추적 장치 구동에 성공한 자가 튜닝 에너지 하베스터의 실용화 가능성을 보여주는 그림

- 자동 공진(共振) 튜닝 기술이 탑재된 소형‘에너지 하베스팅’기술 - 실증을 통한 소형 전자기기 (IOT Sensor)의 안정적인 전원 공급 현실화 사물인터넷(IoT) 기술은 시공간에 구애받지 않고 설치되어야 하기 때문에 배터리나 전원선에 구애받지 않는 독립전원을 필요로 한다. 자동차, 건물, 가전제품 등의 일상 환경에서 진동, 열, 빛, 전자기파와 같이 버려지는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술을 이용하면 외부 전원장치 없이 주변 에너지원 수확만으로도 소형 전자기기를 구동하기에 충분한 전기를 생산할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 에너지 하베스터 스스로 공진을 맞추는 자동 공진 튜닝(Automous Resonance Tuning, ART) 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다. 개발한 에너지 하베스터는 30Hz 이상의 광대역 주파수 범위에서 스스로 공진을 튜닝하고 흡수한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 진동을 에너지 하베스팅 기술을 통해 전기에너지로 변환하는 과정에서 불가피한 기계적 에너지 손실이 발생해 에너지 변환 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 물체의 고유진동수와 진동의 주파수가 일치할 때 큰 진동이 발생하는 공진(Resonance) 현상을 활용한다. 그러나 에너지 하베스터의 고유진동수는 고정되어 있는 반면, 우리가 일상생활에서 경험하는 다양한 진동들은 각기 다른 범위의 주파수에 분포하고 있다 이 때문에 에너지 하베스터의 사용환경에 맞춰 매번 고유진동수를 조정하고, 공진을 유도해야 하기 때문에 실용화에 어려움이 있었다. 이에 KIST 연구진은 별도의 전기장치 없이도 주변 진동수에 스스로 튜닝될 수 있는 특별한 구조의 에너지 하베스터를 개발했다. 에너지 하베스터 내부에 주파수에 따라 움직이는 적응형 클램핑 시스템 (튜닝 시스템)을 부착하여 에너지 하베스터가 주변의 진동을 감지하면 튜닝 시스템이 공진 주파수에 도달하게 되어 외부의 진동과 같은 진동수를 갖고 공진할 수 있게 된다. 그 결과, 2초 이내 빠른 공진 주파수 튜닝으로 광대역 주파수 대역(30Hz) 이상에서 연속적으로 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구에서는 기존에 문헌에 보고되었던 압전 진동형 에너지 하베스터들과 달리 튜닝 시스템이 장착된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하여, 진동 주파수가 지속적으로 변화하는 환경에서 자동 공진 튜닝(Autonomous Resonance Tuning, ART)으로 배터리 없이도 무선 위치 추적장치를 구동하는데 성공했다. 본 연구를 주도한 KIST 송현철 책임연구원은 "이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과이며, 향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립전원으로 사용될 수 있을 것으로 보인다“고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 에너지기술평가원 에너지기술개발사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Science’(IF : 17.521, JCR 5.942%) 최신 호에 Front Cover로 게재되었다. * (논문명) Autonomous Resonance-Tuning Mechanism for Environmental Adaptive Energy Harvesting - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 이동규 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 신준철 박사후연구원 - (교신저자) 금오공과대학교 신소재공학과 조경훈 부교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 송현철 책임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1002/advs.202205179 [그림 1] Advanced Science 표지 [그림 2] 에너지 하베스터의 구조 및 자가 튜닝 원리 [그림 3] 자가 튜닝 에너지 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 4] 자동차 엔진의 진동 에너지를 활용하여 위치 추적 장치 구동에 성공한 자가 튜닝 에너지 하베스터의 실용화 가능성을 보여주는 그림

- 자동 공진(共振) 튜닝 기술이 탑재된 소형‘에너지 하베스팅’기술 - 실증을 통한 소형 전자기기 (IOT Sensor)의 안정적인 전원 공급 현실화 사물인터넷(IoT) 기술은 시공간에 구애받지 않고 설치되어야 하기 때문에 배터리나 전원선에 구애받지 않는 독립전원을 필요로 한다. 자동차, 건물, 가전제품 등의 일상 환경에서 진동, 열, 빛, 전자기파와 같이 버려지는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술을 이용하면 외부 전원장치 없이 주변 에너지원 수확만으로도 소형 전자기기를 구동하기에 충분한 전기를 생산할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 에너지 하베스터 스스로 공진을 맞추는 자동 공진 튜닝(Automous Resonance Tuning, ART) 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다. 개발한 에너지 하베스터는 30Hz 이상의 광대역 주파수 범위에서 스스로 공진을 튜닝하고 흡수한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 진동을 에너지 하베스팅 기술을 통해 전기에너지로 변환하는 과정에서 불가피한 기계적 에너지 손실이 발생해 에너지 변환 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 물체의 고유진동수와 진동의 주파수가 일치할 때 큰 진동이 발생하는 공진(Resonance) 현상을 활용한다. 그러나 에너지 하베스터의 고유진동수는 고정되어 있는 반면, 우리가 일상생활에서 경험하는 다양한 진동들은 각기 다른 범위의 주파수에 분포하고 있다 이 때문에 에너지 하베스터의 사용환경에 맞춰 매번 고유진동수를 조정하고, 공진을 유도해야 하기 때문에 실용화에 어려움이 있었다. 이에 KIST 연구진은 별도의 전기장치 없이도 주변 진동수에 스스로 튜닝될 수 있는 특별한 구조의 에너지 하베스터를 개발했다. 에너지 하베스터 내부에 주파수에 따라 움직이는 적응형 클램핑 시스템 (튜닝 시스템)을 부착하여 에너지 하베스터가 주변의 진동을 감지하면 튜닝 시스템이 공진 주파수에 도달하게 되어 외부의 진동과 같은 진동수를 갖고 공진할 수 있게 된다. 그 결과, 2초 이내 빠른 공진 주파수 튜닝으로 광대역 주파수 대역(30Hz) 이상에서 연속적으로 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구에서는 기존에 문헌에 보고되었던 압전 진동형 에너지 하베스터들과 달리 튜닝 시스템이 장착된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하여, 진동 주파수가 지속적으로 변화하는 환경에서 자동 공진 튜닝(Autonomous Resonance Tuning, ART)으로 배터리 없이도 무선 위치 추적장치를 구동하는데 성공했다. 본 연구를 주도한 KIST 송현철 책임연구원은 "이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과이며, 향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립전원으로 사용될 수 있을 것으로 보인다“고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 에너지기술평가원 에너지기술개발사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Science’(IF : 17.521, JCR 5.942%) 최신 호에 Front Cover로 게재되었다. * (논문명) Autonomous Resonance-Tuning Mechanism for Environmental Adaptive Energy Harvesting - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 이동규 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 신준철 박사후연구원 - (교신저자) 금오공과대학교 신소재공학과 조경훈 부교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 송현철 책임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1002/advs.202205179 [그림 1] Advanced Science 표지 [그림 2] 에너지 하베스터의 구조 및 자가 튜닝 원리 [그림 3] 자가 튜닝 에너지 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 4] 자동차 엔진의 진동 에너지를 활용하여 위치 추적 장치 구동에 성공한 자가 튜닝 에너지 하베스터의 실용화 가능성을 보여주는 그림

- 자동 공진(共振) 튜닝 기술이 탑재된 소형‘에너지 하베스팅’기술 - 실증을 통한 소형 전자기기 (IOT Sensor)의 안정적인 전원 공급 현실화 사물인터넷(IoT) 기술은 시공간에 구애받지 않고 설치되어야 하기 때문에 배터리나 전원선에 구애받지 않는 독립전원을 필요로 한다. 자동차, 건물, 가전제품 등의 일상 환경에서 진동, 열, 빛, 전자기파와 같이 버려지는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술을 이용하면 외부 전원장치 없이 주변 에너지원 수확만으로도 소형 전자기기를 구동하기에 충분한 전기를 생산할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 에너지 하베스터 스스로 공진을 맞추는 자동 공진 튜닝(Automous Resonance Tuning, ART) 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다. 개발한 에너지 하베스터는 30Hz 이상의 광대역 주파수 범위에서 스스로 공진을 튜닝하고 흡수한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 진동을 에너지 하베스팅 기술을 통해 전기에너지로 변환하는 과정에서 불가피한 기계적 에너지 손실이 발생해 에너지 변환 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 물체의 고유진동수와 진동의 주파수가 일치할 때 큰 진동이 발생하는 공진(Resonance) 현상을 활용한다. 그러나 에너지 하베스터의 고유진동수는 고정되어 있는 반면, 우리가 일상생활에서 경험하는 다양한 진동들은 각기 다른 범위의 주파수에 분포하고 있다 이 때문에 에너지 하베스터의 사용환경에 맞춰 매번 고유진동수를 조정하고, 공진을 유도해야 하기 때문에 실용화에 어려움이 있었다. 이에 KIST 연구진은 별도의 전기장치 없이도 주변 진동수에 스스로 튜닝될 수 있는 특별한 구조의 에너지 하베스터를 개발했다. 에너지 하베스터 내부에 주파수에 따라 움직이는 적응형 클램핑 시스템 (튜닝 시스템)을 부착하여 에너지 하베스터가 주변의 진동을 감지하면 튜닝 시스템이 공진 주파수에 도달하게 되어 외부의 진동과 같은 진동수를 갖고 공진할 수 있게 된다. 그 결과, 2초 이내 빠른 공진 주파수 튜닝으로 광대역 주파수 대역(30Hz) 이상에서 연속적으로 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구에서는 기존에 문헌에 보고되었던 압전 진동형 에너지 하베스터들과 달리 튜닝 시스템이 장착된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하여, 진동 주파수가 지속적으로 변화하는 환경에서 자동 공진 튜닝(Autonomous Resonance Tuning, ART)으로 배터리 없이도 무선 위치 추적장치를 구동하는데 성공했다. 본 연구를 주도한 KIST 송현철 책임연구원은 "이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과이며, 향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립전원으로 사용될 수 있을 것으로 보인다“고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 에너지기술평가원 에너지기술개발사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Science’(IF : 17.521, JCR 5.942%) 최신 호에 Front Cover로 게재되었다. * (논문명) Autonomous Resonance-Tuning Mechanism for Environmental Adaptive Energy Harvesting - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 이동규 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 신준철 박사후연구원 - (교신저자) 금오공과대학교 신소재공학과 조경훈 부교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 송현철 책임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1002/advs.202205179 [그림 1] Advanced Science 표지 [그림 2] 에너지 하베스터의 구조 및 자가 튜닝 원리 [그림 3] 자가 튜닝 에너지 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 4] 자동차 엔진의 진동 에너지를 활용하여 위치 추적 장치 구동에 성공한 자가 튜닝 에너지 하베스터의 실용화 가능성을 보여주는 그림

- 자동 공진(共振) 튜닝 기술이 탑재된 소형‘에너지 하베스팅’기술 - 실증을 통한 소형 전자기기 (IOT Sensor)의 안정적인 전원 공급 현실화 사물인터넷(IoT) 기술은 시공간에 구애받지 않고 설치되어야 하기 때문에 배터리나 전원선에 구애받지 않는 독립전원을 필요로 한다. 자동차, 건물, 가전제품 등의 일상 환경에서 진동, 열, 빛, 전자기파와 같이 버려지는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술을 이용하면 외부 전원장치 없이 주변 에너지원 수확만으로도 소형 전자기기를 구동하기에 충분한 전기를 생산할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 에너지 하베스터 스스로 공진을 맞추는 자동 공진 튜닝(Automous Resonance Tuning, ART) 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다. 개발한 에너지 하베스터는 30Hz 이상의 광대역 주파수 범위에서 스스로 공진을 튜닝하고 흡수한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 진동을 에너지 하베스팅 기술을 통해 전기에너지로 변환하는 과정에서 불가피한 기계적 에너지 손실이 발생해 에너지 변환 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 물체의 고유진동수와 진동의 주파수가 일치할 때 큰 진동이 발생하는 공진(Resonance) 현상을 활용한다. 그러나 에너지 하베스터의 고유진동수는 고정되어 있는 반면, 우리가 일상생활에서 경험하는 다양한 진동들은 각기 다른 범위의 주파수에 분포하고 있다 이 때문에 에너지 하베스터의 사용환경에 맞춰 매번 고유진동수를 조정하고, 공진을 유도해야 하기 때문에 실용화에 어려움이 있었다. 이에 KIST 연구진은 별도의 전기장치 없이도 주변 진동수에 스스로 튜닝될 수 있는 특별한 구조의 에너지 하베스터를 개발했다. 에너지 하베스터 내부에 주파수에 따라 움직이는 적응형 클램핑 시스템 (튜닝 시스템)을 부착하여 에너지 하베스터가 주변의 진동을 감지하면 튜닝 시스템이 공진 주파수에 도달하게 되어 외부의 진동과 같은 진동수를 갖고 공진할 수 있게 된다. 그 결과, 2초 이내 빠른 공진 주파수 튜닝으로 광대역 주파수 대역(30Hz) 이상에서 연속적으로 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구에서는 기존에 문헌에 보고되었던 압전 진동형 에너지 하베스터들과 달리 튜닝 시스템이 장착된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하여, 진동 주파수가 지속적으로 변화하는 환경에서 자동 공진 튜닝(Autonomous Resonance Tuning, ART)으로 배터리 없이도 무선 위치 추적장치를 구동하는데 성공했다. 본 연구를 주도한 KIST 송현철 책임연구원은 "이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과이며, 향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립전원으로 사용될 수 있을 것으로 보인다“고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 에너지기술평가원 에너지기술개발사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Science’(IF : 17.521, JCR 5.942%) 최신 호에 Front Cover로 게재되었다. * (논문명) Autonomous Resonance-Tuning Mechanism for Environmental Adaptive Energy Harvesting - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 이동규 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 신준철 박사후연구원 - (교신저자) 금오공과대학교 신소재공학과 조경훈 부교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 송현철 책임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1002/advs.202205179 [그림 1] Advanced Science 표지 [그림 2] 에너지 하베스터의 구조 및 자가 튜닝 원리 [그림 3] 자가 튜닝 에너지 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 4] 자동차 엔진의 진동 에너지를 활용하여 위치 추적 장치 구동에 성공한 자가 튜닝 에너지 하베스터의 실용화 가능성을 보여주는 그림

- 자동 공진(共振) 튜닝 기술이 탑재된 소형‘에너지 하베스팅’기술 - 실증을 통한 소형 전자기기 (IOT Sensor)의 안정적인 전원 공급 현실화 사물인터넷(IoT) 기술은 시공간에 구애받지 않고 설치되어야 하기 때문에 배터리나 전원선에 구애받지 않는 독립전원을 필요로 한다. 자동차, 건물, 가전제품 등의 일상 환경에서 진동, 열, 빛, 전자기파와 같이 버려지는 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술을 이용하면 외부 전원장치 없이 주변 에너지원 수확만으로도 소형 전자기기를 구동하기에 충분한 전기를 생산할 수 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 전자재료연구센터 송현철 박사 연구팀이 주변 환경에 따라 에너지 하베스터 스스로 공진을 맞추는 자동 공진 튜닝(Automous Resonance Tuning, ART) 압전 에너지 하베스터를 개발했다고 밝혔다. 개발한 에너지 하베스터는 30Hz 이상의 광대역 주파수 범위에서 스스로 공진을 튜닝하고 흡수한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환시킬 수 있다. 진동을 에너지 하베스팅 기술을 통해 전기에너지로 변환하는 과정에서 불가피한 기계적 에너지 손실이 발생해 에너지 변환 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 물체의 고유진동수와 진동의 주파수가 일치할 때 큰 진동이 발생하는 공진(Resonance) 현상을 활용한다. 그러나 에너지 하베스터의 고유진동수는 고정되어 있는 반면, 우리가 일상생활에서 경험하는 다양한 진동들은 각기 다른 범위의 주파수에 분포하고 있다 이 때문에 에너지 하베스터의 사용환경에 맞춰 매번 고유진동수를 조정하고, 공진을 유도해야 하기 때문에 실용화에 어려움이 있었다. 이에 KIST 연구진은 별도의 전기장치 없이도 주변 진동수에 스스로 튜닝될 수 있는 특별한 구조의 에너지 하베스터를 개발했다. 에너지 하베스터 내부에 주파수에 따라 움직이는 적응형 클램핑 시스템 (튜닝 시스템)을 부착하여 에너지 하베스터가 주변의 진동을 감지하면 튜닝 시스템이 공진 주파수에 도달하게 되어 외부의 진동과 같은 진동수를 갖고 공진할 수 있게 된다. 그 결과, 2초 이내 빠른 공진 주파수 튜닝으로 광대역 주파수 대역(30Hz) 이상에서 연속적으로 전기를 생산할 수 있다. 이번 연구에서는 기존에 문헌에 보고되었던 압전 진동형 에너지 하베스터들과 달리 튜닝 시스템이 장착된 에너지 하베스터를 실제 주행하는 자동차 엔진에 부착하여, 진동 주파수가 지속적으로 변화하는 환경에서 자동 공진 튜닝(Autonomous Resonance Tuning, ART)으로 배터리 없이도 무선 위치 추적장치를 구동하는데 성공했다. 본 연구를 주도한 KIST 송현철 책임연구원은 "이번 연구성과는 진동을 이용한 에너지 하베스터가 이제 곧 우리 실생활에 적용될 수 있음을 시사하는 결과이며, 향후 사물인터넷을 비롯하여 무선 센서의 독립전원으로 사용될 수 있을 것으로 보인다“고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부 (장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 산업통상자원부(장관 이창양) 지원으로 에너지기술평가원 에너지기술개발사업으로 수행되었다. 본 연구 결과는 에너지 분야 국제 학술지인 ‘Advanced Science’(IF : 17.521, JCR 5.942%) 최신 호에 Front Cover로 게재되었다. * (논문명) Autonomous Resonance-Tuning Mechanism for Environmental Adaptive Energy Harvesting - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 이동규 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 신준철 박사후연구원 - (교신저자) 금오공과대학교 신소재공학과 조경훈 부교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 전자재료연구센터 송현철 책임연구원 ※ 논문 주소: https://doi.org/10.1002/advs.202205179 [그림 1] Advanced Science 표지 [그림 2] 에너지 하베스터의 구조 및 자가 튜닝 원리 [그림 3] 자가 튜닝 에너지 하베스터의 특성을 보여주는 그래프 [그림 4] 자동차 엔진의 진동 에너지를 활용하여 위치 추적 장치 구동에 성공한 자가 튜닝 에너지 하베스터의 실용화 가능성을 보여주는 그림