인체의 사지 동작 분석에 기반한 압전 수확 의류의 탐색적 연구
An Exploration on the Piezoelectric Energy Harvesting Clothes based on the Motion Analysis of the Extremities
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초록
인체의 동작으로부터 전기 에너지를 수확하려는 압전 에너지 수확에 관한 연구가 최근 활발히 진행되고 있으며, 본 연구에서는 이러한 압전 에너지 수확 소자를 의류에 적용하여 에너지 수확 의류를 설계하였다. 먼저, 동작 에너지를 수확하는데 적합한 사지의 인체 부위를 밝히기 위해 3차원 모셥 캡쳐를 실시하였고, 그 결과 엉덩이, 팔꿈치, 무릎이 적합한 부위임이 밝혀졌으며, 이 중, 움직임이 자유로운 팔꿈치와 무릎이 동작에너지 수확 부위로 도출되었다. 압전 에너지 수확 소자의 경우 의류에 적용되기 위해서는 유연하면서도 동작에 민감하게 반응되는 새로운 구조가 필요하였으며, 2개 소자를 적층으로 구성하여 발생하는 전력량을 높이는 새로운 방식이 제안되었다. 의류의 경우 압전 에너지 수확 부위인 팔꿈치와 무릎 부위에서 인체에 잘 밀착되면서 움직임을 제한하지 않는 구조가 요구되었으며, 이에 가장 적합한 무봉제 의류로 제작되었다. 개발된 압전 에너지 수확소자를 부착한 에너지 수확 의류를 시험한 결과 높은 전기에너지 발생 결과를 얻을 수 있었다.
Abstract
Recently, researches of piezoelectric energy harvesting were tried and in this study, a piezoelectric energy harvesting clothes was developed. First, piezoelectric energy harvesting zone on the extremities were drawn by 3D motion capturing and as a result, the hip, the elbow, and the knee were determined. A new structure of piezoelectric harvester was developed for appling to clothes. Because it needed to be flexible and sensitive for human body, the 2 layer stacked structure was proposed. A prototype of seamless garment was designed for a harvesting clothes because it needed to be body-tight and not to restrict the movement. High peak-to-peak voltages were acquired from the energy harvesting clothes.
참고문헌 (16)
- Choi, W., "Three Dimensional Seamless Garment Knitting on V-Bed Flat Knitting Machine", Jounal of Textile and Apparel, 4(3), pp.1~33 (2005)
- Dewei, J. I. A., "Human power-based energy harvesting strategies for mobile electronic devices", Front. Energy Power Eng. China, 3, pp.27~46 (2009)
- Floyd, R. T., "Manual of Structural Kinesiology" (2007), MacGraw-Hill
- Lee, J. H., "the Past, the Present, and the Future of the Motion Caputuring", Communications of the Korea Information Science Society, 21(7), pp.24~29 (2003)
- Liu, J. -Q., "A MEMS-based piezoelectric power generator array for vibration energy harvesting", Microelectronics Journal, 39, pp.802~806 (2008)
- Marxencki, M., "Integrated power harvesting system including a MEMS generator and a power management circuit", Sensors and Actuators A, pp.145~146 (2008)
- Mitcheson, P. D., "Energy harvesting from human and machine motion for wireless electronic devices", Proc. IEEE, 96, pp.1457~1486 (2008)
- "Turn it up to 11th Orange unveil the “Sound Charge”TM 2011" (2011)[URL]
- Patel, I., "Utilisation of smart polymers and ceramic based piezoelectric materials for scavenging wasted energy, Sens", Actuators A, 159, pp.213~218 (2010)
- Roundy, S., "A study of low level vibrations as a power source for wireless sensor ndes", Computer Communications, 26, pp.1131~1144 (2003)
- "Clothing to Power Pe rsonal Computers" (2010)[URL]
- Shen, D., "Piezoelectric Energy Harvesting Devices for Low Frequency Vibration Applications", pp.2009
- Shishoo, R., "Textiles in Sport" (2005), Woodhead Publishing
- Stephen, N. G., "On energy harvesting from ambient vibration", J. Sound Vib, 293, pp.409~425 (2006)
- Vllers, R. J. M., "Micropower energy harvesting", Solid-State Electron, 53, pp.684~693 (2009)
- Yang, B., "Efficient energy harvesting from human motion using wearable piezoelectric shell structures", Transducers’11 Conference, Beijing, China, pp.2646~2649 (2011)