소음진동 특집 - 메타물질의 파동 특이현상을 이용한 에너지 하베스팅 기술
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작성자 최고관리자 작성일 14-10-01 12:09 조회 390회본문
소음진동 특집 - 메타물질의 파동 특이현상을 이용한 에너지 하베스팅 기술
인위적인 구조를 통하여 자연계에 존재하지 않는 음의 강성 , 음의 질량, 음의 푸아송 비 등을 갖는 메타물질의 특이 파동현상(밴드 갭, 음의 굴절 등)을 이용하면 압전 에너지 하베스팅의 성능을 크게 향상시킬 수 있다 .
특히 파동 국부화, 집속, 유도 등의 기술을 활용하면 광역 진동에서 기존의 외팔보 압전에너지 수확장치의 출력전력이 감소되는 문제를 획기적으로 개선할 수 있 으며, 전달되는 진동에너지도를 높임으로써 전력수확량을 증가 시킬수있다.
하지만 현재까지는 메타물질을 에너지 하베스팅에 물리적으로 단순히 결합하는 시도만 있었을 뿐이며, 관련기술들의최적화 연구는 아직 수행되지 않았다.
또한 파동방정식, 메타물질구조, 압전 효과 등이 서로 연성된 시스템을 동시에 해석할 수 있는 이론 개발이 필요하다. 한편, 밴드 갭의 중심 주파수는 음향양자 결정의 격자 상수에 의존하기 때문에, 격자상수가 클 경우에 중심 주파수가 낮아지므로 저주파 역의 진동에너지를 수확하기에 용이하지만, 음향양자 결정의 크기가 커진다는 단점이 있다.
따라서 전세계적으로도 메타물질 기반에너지 하베스팅 기술 개발 현황은 아직 초기 단계에 머물러 있기 때문에, 이와 관련된 원천기술 확보를 위한 경쟁이 앞으로 매우 치열해질 것으로 전망 된다.
더불어 에너지 하베스팅은 주변에서 버려지는 에너지로부터 전력을 수확하는 지속 가능한 친환경 기술이며, 메타물질은 새로운 미래 과 학 발전의 중요한 화두로 떠오르고 있기 때문에, 두 가지 기술을 융합한 메타물질 기반 에너지 하베스팅은 앞으로 기술적/경제적/산업적 파급효과가 매우 클 것 으로 기대된다.
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