에너지의 전환

손뼉 치며 만드는 에너지

Prologue

휴대용 전자소자의 끊임없는 소형화는 일반적인 배터리 기술에 의존하면서 계속 적으로 문제를 유발하고 있다. 그러나 가까운 미래에 마이크로- 및 나노크기 소자 들이 건강관리, 인프라구조나 환경 감시, 사물인터넷, 국방 기술 등에서 폭넓게 이 용될 것이라는 것은 당연시되고 있다.

이 응용 영역들에서 배터리 디자인은 현재 일반적인 리튬-이온 배터리 이외의 방 법을 찾고자 노력하고 있다. 저장된 전력에 의존하는 것에 비해 나노소자들은 새롭 고 나노크기인 전력원을 사용할 가능성이 높다.

압전 나노발전기 기반의 자가 발전 나노기술은 나노소자와 나노시스템들이 작동 하는 주위환경으로부터 수확된 에너지를 이용하여 전력을 공급하는 것이 목표이다.

이는 유기와 무기 물질들을 이용하여 기계적인 에너지를 수확하기 위한 완벽히 새 로운 접근방법을 제공한다.

자가전력 시스템에 대한 나노기술

건강관리, 인프라구조, 사물인터넷, 국방 기술 등에서 폭넓게 이용

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

생각

열기 압전소자의 원리

. 동영상 탐구 'Piezoelectric footprint'

사람의 발걸음을 이용하여 LED를 밝히는 'Piezoelectric footprint' 동영상을 감상한 후 아래의 질문에 답해보자.

Q1. LED 불은 어떻게 켜지게 되었나?

Q2. 압전소자는 을 으로 변화시킴으로 전기를

생각

펼치기 압전소자를 이용한 장갑 만들기

압전소자의 원리를 이용하여 LED 발광 응원 장갑을 만들어 보도록 한다.

1) 재료 확인 : 압전소자 1개, LED 2개, 고정핀과 캡 2세트, 전선 2개

2) 압전소자에 달린 전선을 검전기에 연결하고 손가락으로 압전소자를 두드리며, 전기의 발생을 확인해 본다.

3) 그림과 같이 압전소자와 LED를 연결한다.

LED연결시 극을 반대로 하여 연결한다.

4) 압정핀은 장갑의 손등 안쪽에서 빼 내어 LED가 밖에 보이도록 한다.

5) 압전소자에 압력을 가함(박수침)으로 LED에 불빛이 나오는지 확인한다.

1.

고정핀과 캡

생각

펼치기 응원도구 만들기

장갑 만들기 탐구 결과

1) 압전소자가 전기를 발생시키는 때는 언제인가?

① 압전소자에 압력을 가했을 때 ② 압전소자에 가했던 압력을 없앴을 때 ③ 두 가지 모두

2) 압전소자가 연결된 LED는 어떤 경우에 불이 켜지는가?

① 압전소자에 압력을 가했을 때 ② 압전소자에 가했던 압력을 없앴을 때 ③ 두 가지 모두

3) LED 연결 시 극을 반대로 하여 고정하는 이유는 무엇일까?

1.

생각

다지기 응원도구 아이디어나누기

압전소자를 이용한 다른 응원도구를 생각해 보고 아이디어에 대해 서로 이야기를 나누어 보자.

1.

생각

되돌아보기 ^{압전소자란?}

▶압전소자란?

압력(진동)을 전기로 바꾸거나 전기를 압력(진동)으로 바꾸어주는 소자

▶압전소자가 전기를 발생하는 원리

수정이나 로셀염 등의 결정에 압력을 가하면 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나 전압이 발생하여 전류가 흐르게 됨(1880년 피에르 퀴리와 자크 퀴리가 발견)

▶압전소자의 이용분야

수정을 이용한 피에조 압전소자

정상상태 압력을 가한 경우 가했던 압력을 푼경우

여기서 우리는