[제이엠텍코리아] 출원아이디어 - 버려지는 소음을 에너지원으로 전환하는 에너지 하베스팅

◈ 버려지는 소음을 에너지원으로 전환하는 에너지 하베스팅 기술

 

▶ 많은 대도시가 소음에 시달리고 있다. 자동차 경적과 사이렌, 낮게 비행하는 항공기, 빈번하게 주변에 일어나는 공사장, 최근 들어 심각한 문제로 떠오르는 층간소음까지 현실적으로 다 차단할 수 없는 것이 현실이다. 방음창과, 방음벽, 소음측정기 설치, 법제도 보완으로 소음강도와 데시벨을 낮추려고 하는 시도가 일어나고 있으나 문 제를 근본적으로 해결하기는 불가능한 것이 현실이다.

▶ 인류의 에너지 사용의 역사를 보면 불·물·바람 등에서 석탄·석유·천연가스등의 내연기관에서 발전기로 이어져 왔다. 새로운 에너지 전환장치가 개발될 때마다 에너지 사용량이 증가되어 왔고, 발전된 현재의 에너지 또한 공해와 환경오염으로 인해 생활환경에서 발생하고 버려지는 소모적 에너지를 활용하는 에너지 하베스팅에 대한 방법이 강구되고 있다.

 

 

▶ 본 고안은 버려지는 소음을 효과적으로 채집하고 그 채집된 소음을 에너지원으로 전환시켜 소음이 일으키는 파동을 진동에너지 즉 운동에너지로 전환시켜 운동에너지가 전기에너지로 전환하기 위한 효과적인 방법을 제안하고자 한다.

▶ 소리 또는 음은 공기 속을 전해오는 파동으로 매질의 진동을 통해 전달되는 종파의 에너지이다. 매질인 공기를 통해 생기는 음압으로 외력이 발생한다. 음압은 소음에너지의 크기를 중요하는 중요요소로 음파를 전달하는 매질인 공기압력이 발생한다. 소음에너지 하베스팅을 위한 소음발전 실험에서는 음파의 압력에 따라 움직이는 얇은 막으로 형성된 진동판으로 소음발전 디바이스를 이용하여 진동수와 음압에 따른 전압 및 전력의 변화를 보고, 스피커의 볼륨(음압)을 유지한 상태에서 함수생성기(Function Generator)의 볼륨을 5%에서 50%까지 5%의 비율로 일정하게 올리면서 관찰한 결과 볼륨의 증가에 따라 전압이 선행적으로 비래하여 증가한다는 것을 확인하도록 한다.

▶ 음파는 상부의 전극을 진동시키며 수직적으로 배열된 아연 산화물 나노와이어를 통해 전기에너지가 발생하게 된다. 이 나노 발전기로 100 데시벨의 소리가 주어졌을 때 나노발전기로부터 약 50 mV의 AC 전압이 출력됨을 확인 되었다. 진동막을 통해도입된 음파가 기판에 의해 공명하도록 하며, 기판에 부착된 미세코일 내부를 마이크로 자석이 이동하도록 하여 다양한 주파수 대역에서 발전이 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

출원번호: 특허-2017-0155220

출원일자: 2017년 11월 21일

▶ 본 고안은 헬름홀츠 공명기의 모양처럼 격자의 겹치는 방음창과 방음틀 사이에 진동판을 설치하여 소리를 흡읍 하게 하면 바깥쪽으로 소리가 나지 않으면서 소리를 수확할 수 있으며 이것이 진동판을 통해 전기에너지로 전환 이 가능하다. 이러한 방식은 일정 소음의 특정 진동수에서 최고 음압을 나타내고 이 소음에너지가 해당 진동수에서 효과적으로 전기를 생산할 수 있는 발전장치를 작동할 수 있다. 이로써 길거리에서 채집된 소음이 생산한 전 기로 크게는 전기차를 충전할 수 있는 전기충전소, 작게는 핸드폰 충전 등의 용도로도 간편하게 사용할 수 있는 효과가 있다.