헬름홀츠 공명기와 압전체 켄틸레버를 이용한 음향 에너지 포집에 관한 연구
A Study on Acoustic Energy Harvesting Using Helmholtz Resonator and a Piezoelectric Cantilever
- 주제(키워드) Energy Harvesting (에너지 하베스팅)
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 최범규
- 발행년도 2013
- 학위수여년월 2013. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000049517
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
헬름홀츠 공명기(Helmholtz resonator)는 각종 열？유체 기기류에서 발생되는 방사소음을 흡음하여 소음원을 제거하기 위한 용도로 사용된다. 헬름홀츠 공명기의 공명주파수는 공명의 체적과 목의 크기 비에 따라 결정되기 때문에 원하는 주파수영역으로의 설계가 용이하고, 구조적으로도 간단하여 소음제어장치로 큰 장점을 가지고 있다. 최근에는 흡음 대역폭을 확장함과 동시에 우수한 흡음성능을 갖는 헬름홀츠 공명기 및 헬름홀츠 공명기로 흡음된 소음 에너지원을 재생하여 에너지 하베스팅을 하는 연구가 진행되고 있다. 현재 헬름홀츠 공명기를 이용한 에너지 하베스팅 연구는 공명체적 안에 압전 물질을 장치하고, 공진주파수 매칭 및 압전 물질의 구조변화를 통하여 효율을 향상 시키는 것이 대부분이다. 본 논문에서는 현재 연구되고 있는 방법들은 통합하고, 개량하여 특정 주파수 대역으로 설계된 공명 체적 안에서 에너지 하베스팅의 효율을 극대화 시키는 것에 대하여 기술하고 있다. 압전 물질 PVDF가 본딩된 압전체 켄틸레버를 제작하고, 헬름홀츠 공명기와의 주파수 튜닝, 압전체 켄틸레버의 재료 튜닝, 다층의 PVDF로 구성된 압전체 켄틸레버의 적용 등을 이용하여 이론적 해석 및 실험적 검증을 수행하였다. 또한 임피던스 매칭을 통해 최대 발생 전력을 확인하는 연구를 수행 하였다. 이러한 연구를 통하여 일정 소음이 연속적으로 발생하는 곳에서 특정주파수 대역의 소음 원을 흡음하여 제거 하는 동시에, 흡음된 소음에너지를 재생산하여 독립적으로 구동이 가능하도록 하는 기술의 보조 에너지 공급원 등 그 응용분야가 매우 넓을 것으로 기대된다.
more