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판권기
참여연구진
연구요약
목차
제1장 서론 16
1. 연구의 배경 및 목적 16
1.1. 연구의 배경 16
1.2. 연구의 목적 17
2. 연구의 범위 및 방법 18
2.1. 연구의 범위 18
2.2. 연구의 방법 19
제2장 에너지하베스팅 기술의 주택·도시 적용분야 발굴 및 전략개발 24
1. 에너지하베스팅 제품현황 조사분석 24
1.1. 에너지하베스팅 시스템 분석 24
1.2. 에너지하베스팅 기술개발 동향 분석 28
1.3. 에너지하베스팅 제품군 분석 32
1.4. 상용제품의 무선표준 분석 38
2. 에너지하베스팅 기술의 주택·도시 적용방안 39
2.1. 시제품의 종류 및 특성 분석 39
2.2. 시제품 적용사례 분석 42
2.3. 주택·도시 적용방안 분석 44
2.4. 에너지하베스팅 기술의 적용효과 분석 48
2.5. 에너지하베스팅 기술의 연계개발 전략 55
제3장 시설물 맞춤형 에너지블록 보완모듈 개발 및 적용성 평가 60
1. 시설물 맞춤형 에너지블록의 개선방향 도출 60
1.1. 개선모듈에 적용된 에너지하베스팅의 원리 60
1.2. 에너지블록의 개선방안 61
1.3. 개선 에너지블록의 성능검증 추진방안 64
2. 시설물 맞춤형 에너지블록 모듈의 설계·제작 65
2.1. 기존 모듈과 개선모듈의 특성비교 65
2.2. 개선모듈의 세부 구성항목 66
3. 개선 에너지블록 모듈의 기본성능 평가 69
3.1. 개선모듈의 실험실 재하성능 평가 69
3.2. 개선모듈의 실험실 차량 직접재하 성능평가 71
3.3. 개선모듈 수확전력에 의한 전광판 구동 성능실험 73
4. 개선모듈의 현장시험시공 및 적용성 평가 76
4.1. 시험시공 기본방향 및 목표 설정 76
4.2. 현장 시험시공 세부계획 수립 77
4.3. 에너지블록 모듈의 현장설치 85
4.4. 현장설치 시제품의 성능평가 실험 90
4.5. 개선모듈의 성능평가 결과분석 97
5. 소결 100
제4장 결론 및 향후 추진계획 104
1. 결론 104
2. 향후 추진계획 105
참고문헌 110
[표 2-1] 해외 전문업체의 에너지하베스팅 상용제품 개발현황 30
[표 2-2] 국내 에너지하베스팅 제품 개발현황 32
[표 2-3] 상용 무선수신기 및 트랜시버 모듈의 특징 34
[표 2-4] 상용 기계적 에너지 변환기 및 제품사양 일례 36
[표 2-5] 상용 태양에너지 변환기 제품사양 일례 37
[표 2-6] 일반 스위치와 무선 스위치의 공사비 및 절감액 비교 53
[표 2-7] 무선스위치 적용시 사업비 절감액 비교 결과 54
[표 3-1] 개선 에너지블록의 구성 사양(1개 세트모듈 기준) 69
[표 3-2] 개선 에너지블록의 실험실 발전성능 평가결과(프레임모듈 1셋 기준) 71
[표 3-3] 개선 에너지블록의 실험실 차량재하 발전성능 평가결과(세트모듈 1셋 기준) 72
[표 3-4] 문구별 전광판 통과 소요시간 74
[표 3-5] 전광판 밝기에 따른 문구별 전광판 통과 소요시간 75
[표 3-6] 에너지블록에 의한 생산전력과 소비전력에 따른 충전기의 수명 산출결과 75
[표 3-7] 설치된 사용시설물의 제원 89
[표 3-8] 주행속도 5km/h 통과 시 발전량 측정결과(1차 실험) 92
[표 3-9] 주행속도 10km/h 통과 시 발전량 측정결과(1차 실험) 93
[표 3-10] 주행속도 20km/h 통과 시 발전량 측정결과(1차 실험) 94
[표 3-11] 주행속도 30km/h 통과 시 발전량 측정결과(1차 실험) 95
[표 3-12] 주행속도 10km/h 통과 시 발전량 측정결과(2차 실험) 96
[표 3-13] 주행속도 20km/h 통과 시 발전량 측정결과(2차 실험) 96
[표 3-14] 주행속도 30km/h 통과 시 발전량 측정결과(2차 실험) 97
[표 3-15] 현장 차량재하 성능실험 종합분석 결과 98
[표 3-16] 실험실 가진실험과 현장 차량재하 성능실험 결과 비교 99
[표 3-17] 실험실 차량재하 실험과 현장 차량재하 성능실험 결과 비교 99
[그림 1-1] 에너지하베스팅 기술의 구성요소 및 시스템 16
[그림 1-2] 시설물에 상존하는 에너지하베스팅 요소 및 적용처 모식도 17
[그림 2-1] 에너지하베스팅 기술의 기본 시스템 24
[그림 2-2] 에너지하베스팅 하드웨어 시스템 25
[그림 2-3] 에너지하베스팅 시스템 구성 및 기술결합 항목 26
[그림 2-4] 시판되는 에너지하베스팅 제품군 27
[그림 2-5] 상용화된 무선센서 및 미니스위치 모듈 제품군 33
[그림 2-6] 상용화된 온습도센서 모듈 제품군 34
[그림 2-7] 상용화된 에너지변환기 모듈 제품군 35
[그림 2-8] 각종 기계적 에너지하베스팅 제품의 일례 36
[그림 2-9] 태양에너지 변환기의 온도차에 따른 출력특성 비교 37
[그림 2-10] 에너지하베스팅 기술의 응용분야 39
[그림 2-11] 무선스위치 등 조명관련 시장출시 제품 40
[그림 2-12] 창호센서등 HAVC 관련 시장출시 제품 41
[그림 2-13] 자동감지 시스템 등 출입문 자동제어 시장출시 제품 41
[그림 2-14] 각종 에너지하베스팅 적용대상 시설물 42
[그림 2-15] 에너지하베스팅 기술의 건물적용 방법 및 효과 42
[그림 2-16] 에너지하베스팅 기술의 산업용 응용사례 43
[그림 2-17] 에너지하베스팅 기술의 운송용 응용사례 44
[그림 2-18] 에너지하베스팅 기술을 응용한 무선센서 네트워크 구축 개요 45
[그림 2-19] 에너지하베스팅 기술을 이용한 세대 및 건물전체 에너지관리 시스템의 개념 46
[그림 2-20] 도시 분야 에너지하베스팅 기술을 적용시스템의 개념 47
[그림 2-21] 건물 무선네트워크 시스템 설치에 따른 효과분석 자료 48
[그림 2-22] 에너지 변환 소자시장의 규모 예측 자료 50
[그림 2-23] 전등의 유무선 on/off 시스템의 비교 51
[그림 2-24] 분석에 사용된 LH 46㎡ A형 단위세대 전등전열설비 배선도 52
[그림 3-1] 개선모듈에 적용된 에너지하베스팅 기술의 원리 61
[그림 3-2] 기존에 개발된 에너지블록의 특징 62
[그림 3-3] 선행연구개발 모듈의 발전부의 구성 특징 62
[그림 3-4] 하이브리드 에너지블록의 개선방안 64
[그림 3-5] 선행 개발모듈과 개선 모듈의 구조적 특성비교 65
[그림 3-6] 단위모듈 압전부 및 전자기부 구성 형상 67
[그림 3-7] 개선 에너지블록의 방수 시스템 구성 67
[그림 3-8] 스토퍼 및 고강도 케이싱 68
[그림 3-9] 개발 에너지블록 모듈의 구성 방식 및 형태 68
[그림 3-10] 에너지블록 가진 시 발생전력 측정 장치 70
[그림 3-11] 개선 에너지블록의 실험실의 발전성능 측정 그래프 70
[그림 3-12] 실험실 조건 세트모듈 차량재하 발전성능 실험 전경 71
[그림 3-13] 실험실 조건 세트모듈 차량재하 발전성능 실험 결과 72
[그림 3-14] 에너지블록 수확전력의 주차장 활용시스템 기본안 73
[그림 3-15] LED 전광판 소비전류 측정실험 및 결과 74
[그림 3-16] LED 전광판 소비전류 측정실험 및 결과 74
[그림 3-17] 에너지블록 설치 기본계획 검토인(에너지블록 설치 위치 등) 77
[그림 3-18] 에너지블록 생산전기에너지 이용 시설물(A,B,C) 검토안 78
[그림 3-19] 표준차량 검토에 의한 에너지블록 배치간격 결정 79
[그림 3-20] A안에 따른 주차장 에너지블록 설치도면 80
[그림 3-21] B안에 따른 주차장 에너지블록 설치도면 81
[그림 3-22] C안에 따른 주차장 에너지블록 설치도면 82
[그림 3-23] D안(최종안)에 따른 주차장 에너지블록 설치도면 83
[그림 3-24] 에너지블록 거치용 버림 콘크리트 배치 단면도 84
[그림 3-25] 기존 보도블록 상태 및 해체작업 85
[그림 3-26] 거푸집 설치 및 철근배근 작업 86
[그림 3-27] 에너지블록 거치용 지지대 콘크리트 타설 86
[그림 3-28] 거푸집 탈형 및 에너지블록 설치 87
[그림 3-29] 전선 설치 및 배선 작업 88
[그림 3-30] 에너지블록 및 맨홀 주변 보도블록 설치작업 88
[그림 3-31] 에너지블록 설치 준공 89
[그림 3-32] LED 전광판 및 경광등 설치위치 연결전선 노출상태 89
[그림 3-33] 현장 설치 완료된 LED 전광판 및 경광등 90
[그림 3-34] 시험용 에너지블록의 수확전력 측정시험 계통도 90
[그림 3-35] 시험용 차량에 의한 현장 재하실험 전경 91
[그림 3-36] 시험용 차량에 의한 측정시설 가동현황 91
[그림 3-37] 주행속도 5km/h 통과 시 발전량 측정 그래프(1차 실험) 92
[그림 3-38] 주행속도 10km/h 통과 시 발전량 측정 그래프(1차 실험) 93
[그림 3-39] 주행속도 20km/h 통과 시 발전량 측정 그래프(1차 실험) 94
[그림 3-40] 주행속도 30km/h 통과 시 발전량 측정 그래프(1차 실험) 94
[그림 3-41] 주행속도 10km/h 통과 시 발전량 측정 그래프(2차 실험) 95
[그림 3-42] 주행속도 20km/h 통과 시 발전량 측정 그래프(2차 실험) 96
[그림 3-43] 주행속도 30km/h 통과 시 발전량 측정 그래프(2차 실험) 97
[그림 3-44] 경광등 및 전광판의 가동유무에 따른 소비전류 측정결과 100