해양환경에서의 가용도를 고려한 PZT 압전 모듈의 최적설계

Abstract

해양 환경은 주기적인 힘이 지속적으로 작용하기 때문에 압전 에너지 하베스팅 시스템을 적용하기 적합하다. 하지만 지속적인 주기적 힘을 효율적으로 관리하기 위해서는 압전 모듈의 회로 구성이 중요한데, 출력 전압이 낮으면 회로 저항으로 인해 회로가 불필요하게 되는 문제가 있다. 때문에 직렬 회로 연결을 통해 출력 전압을 보장해야 하지만 직렬 회로 접속은 하나의 압전 소재 파손이 전체 시스템의 고장으로 이어진다는 문제점이 있다. 이것은 모듈의 가용성을 떨어 뜨리는 요소이므로 직렬 및 병렬 회로의적절한 조합이 필요하다. 또한 압전 모듈을 해양환경에 적용하더라도 해양 환경은 유지 보수가 어렵기 때문에 특히 가용성이 고려되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 압전 모듈의 전기적 출력과 가용성을 극대화하기 위한 최적설계가 수행되었다. 회로 인터페이스의 방법으로는 SSHI 인터페이스 기법을 사용하였고, 모듈의 신뢰성 및 유지 보수성은 개별 장치의 고장률 및 평균 고장 시간(MTBF)을 사용하여 평가하였다.