주변 자기장 자체 전력 공급 센서

MIT 연구원들은 배터리나 직접 전원이 필요 없이 주변 자기장에서 에너지를 수확할 수 있는 획기적인 센서를 개발했습니다. 이 혁신은 접근이 어렵거나 선박 엔진과 같이 추가 장비 및 전원 추가가 엄격히 제한되는 환경에서 특히 유용합니다. 선박 엔진이나 모터에 전원을 공급하는 전기 배선에 이러한 센서를 부착하면 외부 전원 공급 장치 없이도 온도, 전력 소비, 진동을 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 이 기술은 다양한 환경에서 광범위한 실시간 데이터 수집을 가능하게 하여 사물인터넷 시대에 업무 및 안전 효율성을 향상시킵니다.

주변 자기장 자체 전력 공급 센서

자체 전력 공급 센서 프레임워크는 자기장뿐만 아니라 진동 및 햇빛에서도 에너지를 수확할 수 있어 다양한 유형의 전원에 걸쳐 다목적 솔루션을 제공합니다. 연구팀은 초기 전압 없이 콜드 스타트 ​​가능, 배터리 없이 작동, 에너지 제어 알고리즘 개발이라는 세 가지 주요 과제에 집중했습니다. 초기 전압 없이도 시스템을 활성화할 수 있을 만큼 충분한 전력을 저장할 수 있는 회로를 설계했고, 배터리 대신 커패시터를 사용해 수확한 전기를 효율적으로 저장하고 활용해 배터리와 관련된 복잡성과 위험을 피했다.

 

이 기술은 장치가 기존 전원과 독립적으로 작동할 수 있도록 함으로써 자율 에너지 솔루션에서 중요한 진전을 이루었습니다. 이는 원격 또는 접근이 불가능한 위치에서 센서 및 장치의 사용을 혁신하여 안정적이고 지속 가능한 전력 공급원을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

 

MIT News

Rule_the_Joule_An_Energy_Management_Design_Guide_for_Self-Powered_Sensors.pdf

1.54MB

 

예상 활용처

주변 자기장에서 에너지를 수확하는 자체 전력 공급 센서는 특히 접근이 어렵거나 외부 전원 및 장비 추가가 제한된 환경에서 효과적으로 응용할 수 있습니다. 이 기술의 가장 유망하고 효과적인 용도에 대해서 생각해보겠습니다.

• 가혹한 환경에서의 원격 모니터링 : 이 센서는 심해 탐사, 우주 임무 또는 극한 기상 조건에서의 모니터링과 같이 기존 전원이 실용적이지 않거나 사용할 수 없는 원격 또는 가혹한 환경에서 매우 유용할 수 있습니다.
• 산업 응용 분야 : 특히 파이프라인 내부, 회전하는 기계 부품 또는 전자기 간섭이 높은 영역과 같은 제한된 공간 내의 산업에서 이 센서는 직접적인 전원 공급 없이 온도, 압력 및 흐름과 같은 작동 매개변수를 모니터링할 수 있습니다.
• 구조적 상태 모니터링 : 교량, 댐, 건물과 같은 인프라의 경우 이러한 센서를 내장하면 빈번한 유지 관리나 배터리 교체 없이도 구조적 무결성을 지속적으로 모니터링하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 웨어러블 건강 기기 : 헬스케어 분야에서는 이러한 센서를 웨어러블 기기에 통합하여 정기적으로 충전할 필요 없이 지속적인 건강 모니터링을 할 수 있어 만성질환 환자에게 더욱 편리하게 사용할 수 있습니다.
• 농업 모니터링 : 농업에서 이러한 센서를 사용하면 토양 수분, 온도 및 작물 성장에 중요한 기타 환경 조건을 모니터링하여 정확한 농업 관행이 가능해집니다.
• 야생동물 추적 및 연구 : 생태학 연구 및 야생동물 추적을 위해 이 센서를 배터리 방전 걱정 없이 동물에 부착할 수 있어 동물 행동 및 이동 패턴에 대한 장기 데이터를 제공합니다.
• 스마트 시티 : 스마트 시티의 맥락에서 이러한 센서는 거리 시설물, 조명 및 기타 도시 인프라에 통합되어 교통 패턴, 오염 수준 및 기타 환경 요인에 대한 데이터를 수집하여 더 나은 도시 계획 및 관리를 촉진할 수 있습니다.
• 에너지 부문 : 에너지 플랜트 및 설비, 특히 풍력 터빈 및 태양광 패널과 같은 재생 에너지 설비에서 이러한 센서는 상태 모니터링을 통해 오류를 예측 및 예방하고 유지 관리 일정을 최적화하며 효율성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

이러한 애플리케이션은 지속적인 데이터 수집 및 모니터링을 위한 지속 가능하고 유지 관리가 필요 없는 솔루션을 제공함으로써 다양한 부문에 기여하는 자체 구동 센서의 다양성과 잠재력을 보여줍니다.