진동에너지 편집하기

진동에너지 하베스터는 무선센서네트워크(WSN)를 이용하여 산업플랜트, 자동차를 비롯한 수송기계, 건물 자동화, 교량, 도로, 환경 등의 상태 진단에 활용하기 위해 주로 개발되고 있다. 또한 환자의 건강 모니터링, 휴대용 전원 등 몸에 착용/삽입 가능한 Wearable 전자 장비에 적용하기 위해서도 개발되고 있다. 각종 산업 구조물에 사용되는 무선센서들의 소비전력을 살펴보면 압력센서, 온도센서, 습도센서, 광센서 등은 주로 1mW 이하에서도 구동가능하며, 응력센서나 진동센서는 수십mW의 동력을 필요로 한다. 최근에 각종 산업구조물의 구조건전성 모니터링(structural health monitoring)을 위한 무선센서 장비의 전력원으로 사용하기 위한 시제품들이 지속적으로 출시되고 있어, 정보화 사회로 가는데 있어서 큰 산업적 변혁을 불러올 수 있는 기술로 평가받고 있다.

진동에너지 하베스터는 일정 주파수로 운전하는 산업기계의 진동을 이용하기 때문에 공진형으로 개발되는 경우가 많다. 보통 산업기계들에서 발생하는 진동은 20~200Hz 성분을 기본 주파수로 하는 경우가 많으며, 진동진폭은 수 μm에서 수백 μm, 가속도로는 0.1G~10G 정도로 분포한다. 산업기계 가운데에서도 보통 20~100Hz 범위에서는 전자기형이 적합하며 대략 수십mW 급까지 개발이 가능하다. 반면에 100Hz 이상의 고주파수 진동환경에서는 압전형이 적합하며, 대략 수mW급까지 개발이 가능하다. 인체에서 발생하는 진동은 2~3Hz대의 저주파수이며, 0.2~0.5G 수준의 가속도를 갖지만 진폭이 커서 대략 수백 mW급까지의 에너지  수확이 가능하다. 교량에서 발생하는 진동은 진폭은 크지만 가속도 크기는 0.1G 이하인 경우가 많아 수mW 급의 에너지 수확이 가능하다.