에너지 하베스팅을 수행하고, 압축력 및 전단력을 측정하는 장치

Abstract

본 발명은 에너지 하베스팅을 수행하고, 압축력 및 전단력을 측정하는 장치로서, 신축성을 가지는 제1기재, 상기 제1기재의 상면 상에 형성되는 제1구조체, 상기 제1기재의 하면 상에 형성되는 제1도전층을 포함하고, 상기 제1기재 및 상기 제1구조체는 제1수지로 형성되는 제1부재, 상기 제1부재의 상면으로부터 이격되어 배치되며, 신축성을 가지는 제2기재, 상기 제2기재의 하면에 형성되어 있는 제2구조체를 포함하고, 상기 제2기재 및 상기 제2구조체는 제2나노 도전성 물질 및 제2수지를 포함하는 나노 복합체로 형성되어, 상기 제2구조체와 상기 제1구조체는 마찰전기 시리즈(Triboelectric series) 값이 다른 제2부재, 상기 제1부재 및 상기 제2부재와 전기적으로 각각 연결되고, 상기 제1구조체 및 상기 제2구조체 사이에서 발생하는 마찰전기를 수집하는 에너지 수집부를 포함하는 에너지 수집모듈 및 상기 제1부재 및 상기 제2부재에 전기적으로 각각 연결되어, 상기 장치에 가해지는 압축력 및 전단력을 측정하기 위한 제어모듈을 포함하며, 상기 장치에 외부로부터 외력이 가해질 때, 상기 에너지 수집모듈은, 상기 제1구조체와 상기 제2구조체 사이에 접촉과 분리가 반복되면 상기 제1구조체와 상기 제2구조체의 마찰전기 시리즈에서의 값의 차이로 인하여 생성되는 에너지를 수집하고, 상기 장치에 외부로부터 외력이 가해져서, 상기 제1구조체와 상기 제2구조체가 접촉할 경우, 상기 제어모듈은, 상기 제1도전층과 상기 제1구조체 및 상기 제2구조체의 접촉에 의한 저항변화로부터 압축력 또는 전단력을 측정하는 에너지 하베스팅을 수행하고, 압축력 및 전단력을 측정하는 장치를 제공한다.

따라서, 제1기재 및 제2기재 상에 형성된 주름진 구조 또는 돔 구조로 인하여 외력의 작용에 의한 제1부재 및 제2부재의 접촉 시, 접촉 면적이 확대되어 에너지 생성효율이 증대되고, 압축력 및 전단력 작용 시 접촉면적의 확대로 인한 센싱 민감도가 증가한다.