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과제현황 목록

과제기본정보

Energy Harvesting을 이용한 도로교통시설물 제어시스템 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 교통물류연구사업 과제번호 09PTSI-C054089-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 도로교통기술 | 교통안전기술 적용분야 에너지
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 Energy Harvesting을 이용한 도로교통시설물 제어시스템 개발
주관연구기관 (주)진우소프트이노베이션
총괄연구 책임자 성명 강인석
소속 (주)진우소프트이노베이션 직위 팀장
기관 대표번호 064-742-1816 FAX 064-742-1817
총 연구기간 2009-12-29 ~ 2012-09-28
당해연도 연구기간 2009-12-29 ~ 2010-10-28

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 300,000,000 10,000,000 90,000,000 100,000,000 400,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 대부분의 전자ㆍ전기시스템의 배터리는 화학기반의 장치로서 일정기간이 지난 후 효율이 감소하고 교체해야 하는 본질적인 문제점을 지님
○ 정기적으로 교체해야 하는 비용을 제거하기 위하여 태양광, 풍력, 수력 등 자가발전용 충전지가 제공되나 설치비용 및 효율 등 전자ㆍ전기시스템 적용에 문제점 산재
○ 전기적 에너지를 기계적 에너지로 또는 그 반대로 힘을 가하면 전기적 에너지로 변화하는 특성을 갖는 압전소재를 이용하여 사람의 도보, 자동차의 운행 등 일상생활 중의 진동을 원천으로 전력을 획득할 수 있는 연구가 활발히 진행
○ 도로에서 운행되고 있는 차량의 진동에 의한 에너지를 이용한 전력발생 및 저장장치와 기상상태가 좋지 않아 시야 확보가 어려운 경우나 야간에 자체 발광할 수 있는 도로표지병을 개발하여 차로를 명확하게 유도해 줌으로써 차량운행에 안전 제공
최종목표 ○ Energy Harvesting 기술을 이용한 전력발생(압전세라믹) 모듈설계 및 제작기술
- 압전 세라믹(Piezoelectric Ceramic)소자를 활용하여 발전장치의 설계 및 제작
○ Energy Harvesting 전원 충전 및 제어장치 개발
- 압전 세라믹에서 발생한 전원에 대하여 안정한 전압의 충전 및 제어회로 개발
○ 기후 및 외력에 강인한 도로교통 LED 점등 장치 개발
- 외부 충격에 의한 외력 및 수분에 강인한 점등장치 기구개발
- 야간 및 악천후의 상황에서 차선정보 제공을 위한 점등회로의 개발
○ 점등장치 및 Energy Harvesting 장치 간 케이블 연결 및 매설 기술 개발
- 전력모듈에서 취득한 전원을 점등장치에 전송하기 위한 연결 장치 개발
- 최대전력을 획득하기 위한 전력모듈의 매설방법 개발
연구내용 및 범위 ○ Energy Harvesting 기술을 이용한 전력발생(압전세라믹) 모듈설계 및 제작기술
- 최대 출력을 발생할 수 있는 단위 소자들의 배열방식 고안
- 최적 소성조건을 확립할 수 있는 보호 장치 고안
- 압력판 및 점등 본체에 소자의 접착기술 확립
- 발생 전기량의 측정법 확립
- 솔라 셀(Solar Cell)을 이용한 자가 발전장치의 설계 및 제작
○ Energy Harvesting 전원 충전 및 제어장치 개발
- 압전에 의해 발생한 펄스를 안정적인 전압으로 정류회로 개발
- 회로 시스템의 크기 및 안정적인 동작을 위한 회로 집적화 기술 개발
- LED 점멸을 위한 최소 전원공급 회로 시스템 개발
- 고휘도 출력 및 주/야간 점등을 제어 기술개발
○ 기후 및 외력에 강인한 도로교통 LED 점등 장치 개발
- 악천후 및 외부 충격을 흡수하여 외력에 강인한 점등장치 개발
- 야간 및 악천후의 상황에서 차선정보 제공을 위한 점등회로의 설계 및 제작
- 최대한의 전력 취득을 위해 압전 소자 및 태양전지를 이용한 점등장치 개발
- 점등장치의 매설 및 고정을 위한 외형 설계
○ 점등장치 및 Energy Harvesting 장치 간 케이블 연결 및 매설 기술 개발
- 각 장치 간 연결에 따른 방습, 방수 장치 개발
- Energy Harvesting 장치의 매설을 위한 외형 설계
- 교통소통 방해를 최소화할 수 있는 매설물 설계 및 제작
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ Energy Harvesting 기술을 이용한 전력발생(압전세라믹) 모듈설계 및 제작기술

○ Energy Harvesting 전원 충전 및 제어장치 개발

○ 기후 및 외력에 강인한 도로교통 LED 점등 장치 개발

○ 점등장치 및 Energy Harvesting 장치 간 케이블 연결 및 매설 기술 개발 		- 고효율 압전세라믹 조성 개발
- 압전세라믹 후막공정 개발
- AD변환 정류회로 및 DC승압회로 설계
- 충전지연회로 설계
- PbZrTiO3계 세라믹의 조성 변화에 따른 MPB 변화 분석
- 소결 온도에 따른 소결 거동 확인 및 이차상 형성 여부를 파악
- PZT계 세라믹의 압전특성에 대한 온도 의존성 확인
- 압전 특성 평가를 통한 최적 소결 조건 확립
- 도로표지병의 기구설계 및 Mockup 제작
- 도로표지병 내 LED 구동 및 제어회로 설계
연구성과 기술적 기대성과 - 무한한 활용가능성을 가지나 현재 전혀 활용되고 있지 않은 에너지 요소로서, 각종 차량의 이동시 도로면에서 발생하는 압력에너지 변화를 압전 소재를 이용하여 전기에너지로 변환하여 활용
- 압전 소재를 활용하는 친환경/청정/재활용의 자가 발전은 주변의 무제한 활용되지 않은 에너지를 활용하여 전력을 얻을 수 있어서, 기존의 소모되는 전력을 대체 또는 절감할 수 있는 미래형 에너지 자원
- 진동에너지를 이용한 자가 발전 에너지 개발은 건전지 폐기물을 줄임일 수 있으며 이에 따른 반영구적 에너지 절감 및 수은, 납, 망간 등에 의한 중금속 오염의 가능성을 제함과 동시에 새로운 개념의 에너지 발전장치의 핵심 요소기술을 확보함으로써 국가 에너지 산업 경쟁력을 증진
사회 경제적 파급효과 - 압전세라믹을 이용한 자가발전모듈의 개발은 초절전형 전자장치의 임베딩 기술을 통하여 각종 전자장비, 가전기기, 의료 장비, 건물 및 기타 인프라 요소들의 제어를 위한 동력 공급이 가능
- 유비쿼터스 환경의 핵심 요소기술을 확보함으로써 향후 각종 IT기기, 자동차, 컴퓨터, 의료기기등과 각종 전자장치 등의 국가 청정산업 경쟁력을 제고
- 군수용 발전장치, 의료용 장치의 보조전원, 자동차의 2차 발전장치, Wearable전자제품, 즉 Wearable 컴퓨터, MP3, GSM, Bluetooth 장치 등에 확대 적용이 가능하여 관련 산업의 파급효과 기대
활용방안 - 친환경 압전 세라믹 소재를 이용한 자가발전 모듈의 구조 설계 및 해석에 의한 기반기술 확립
- 향후 압전세라믹을 이용한 발전응용 관련 분야 신규 시장 창출 및 세계 시장을 주도적으로 선도
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 압전 발전 에너지 하베스팅 도로표지병 교통안전
영문 Piezoelectric Power Generation Energy Harvesting Reflector studs Traffic Safety
최종보고서
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