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에너지 수확이 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 곳

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IoT 기기를 위한 지속 가능한 에너지
일러스트 : © IoT For All

에지 장치의 배터리 수명은 IoT 장치 수명 주기 관리의 제한 요소 중 하나입니다. 한 가지 솔루션은 장치 주변 환경에서 에너지를 수집하고 배터리를 재충전하거나 직접 전원을 공급하는 것입니다. 

근본적인 문제 중 하나는 에너지 하베스팅 기술이 현재 기술로 많은 에너지를 공급할 수 없다는 것입니다. 태양열과 풍력조차도 엄청나게 큰 폼 팩터에서만 지속 가능하며 IoT 장치 크기로 축소할 때는 그다지 유용하지 않습니다. 이것이 실제로 의미하는 바는 장치가 매우 적은 양의 에너지를 사용해야 한다는 것입니다. 이는 지난 몇 년 동안 많은 IoT 하드웨어 설계 결정을 주도해 왔습니다.

에너지를 수확하는 방법

몇 가지 잘 정립되어 있습니다 에너지 수확 방법, 그 중 일부는 당신에게 새로운 것일 수 있습니다. 가장 일반적인 에너지원은 빛, 열, 진동 및 무선 주파수입니다.

태양의

다결정 실리콘 또는 박막 태양 전지는 박막 전지보다 더 효율적으로 광자를 실리콘 전자로 변환할 수 있습니다. 작은 계산기를 생각해 보십시오. 태양광은 직접 전원이 아닌 배터리 충전에 가장 잘 사용됩니다. 

열전

열전 수확기는 환경에서 열을 수집하여 두 개의 다른 금속이 서로 가까이 있지만 온도는 다를 때 에너지를 생성하는 "Seebeck 효과"를 이용합니다. 발전기의 크기는 출력을 결정하며, 예상대로 산업용 난방 시스템과 같이 이미 뜨거운 환경에서 가장 잘 사용됩니다.

압전

압전 변환기는 진동을 사용하여 전기를 생성하므로 모터 베어링 소음, 항공기 날개의 진동 및 기타 부품을 감지하는 데 자주 사용됩니다. 여기서 출력은 장치에 전원을 공급하거나 배터리를 충전하기에 충분합니다. 

고주파

일부 무선 주파수 수신기는 저주파 RF 신호를 상당히 중요한 전압 출력으로 변환할 수 있습니다. 또한 저전력 프로세서, 센서 및 무선 모듈과 쌍을 이루어 전력 독립적이고 배터리가 필요 없는 에지 노드를 배포할 수 있습니다.

에너지 수확 사용 사례

물론 저전력, 독립 전력 센서 및 기타 에지 장치에 대한 IoT 사용 사례가 많이 있습니다. 여기에는 산업 모니터링, 빌딩 자동화, 스마트 그리드, 농업 및 방위 애플리케이션이 포함됩니다.

다른 몇 가지를 더 자세히 살펴보겠습니다.

웨어러블

압전 에너지 수확의 가장 유망한 소비자 대면 용도 중 하나는 웨어러블입니다. 미시간 대학(University of Michigan)의 연구원들은 심장 박동에서 에너지를 수확하고 그 에너지를 사용하여 심박 조정기 또는 이식된 제세동기를 실행하는 장치를 개발했으며, 이는 IoT 건강 관리에 탁월한 응용 프로그램입니다. 무선 주파수 변환은 주로 심박 조율기 및 경피적 전기 신경 자극(TENS) 장치의 배터리를 재충전하기 위해 의료용 웨어러블에서도 연구되고 있습니다. 모든 워크인에 무선 환자 충전 스테이션!

MIT의 실험 단계에 있는 센서는 음파를 수집하여 사람들의 생물학적 상태 센서에 전력을 공급할 것입니다. 

HVAC

HVAC 및 스마트 빌딩의 경우는 매우 무궁무진합니다. 태양 전지 패널은 건물 지붕에 크게 거주하여 많은 IoT 시스템에 전력을 공급할 수 있으며, 문과 바닥에 있는 진동 및 모션 구동 발전기는 점유 센서 및 기타 사람 추적 장치에 전력을 공급할 수 있습니다. 

한 실험 사례에서 Oak Ridge National Laboratories는 뜨거운 표면과 차가운 표면 사이를 이동하고 여전히 에너지를 생성하면서 모든 종류의 전자 장치와 시스템을 냉각할 수 있는 바이메탈 캔틸레버를 사용하는 초전기 발전기를 개발했다고 보고되었습니다. 

IIoT

마지막으로 가장 필요하고 유망한 에너지 수확 배치 영역은 원격 및 모바일 산업 사례입니다. 수백 개의 센서가 수천 에이커에 퍼져 있고 모든 전원에서 마일 떨어진 곳에 있는 멀리 떨어진 스마트 팜은 무한한 배터리 흐름을 현장에 보낼 수 있는 여유가 없기 때문에 이러한 센서에 의존하여 무기한 전력을 공급받을 수 있어야 합니다. . 

마찬가지로 모바일 공급망은 정의상 움직이고 있으며 이러한 센서는 광산에서 정유 공장, 공장, 창고, 최종 사용자에 이르는 이동 중에도 몇 달 동안 생존하고 전원을 공급받아야 합니다. 이를 해결하기 위해 일부 제조업체는 압전 센서를 사용하여 바다의 움직임, 철도 및 트럭을 활용하고 있습니다. 마찬가지로 태양광 충전도 가능한 솔루션입니다. 

어쨌든 우리가 이용할 수 있는 것보다 더 많은 에너지가 세상의 시스템에서 손실됩니다. 하지만 우리는 더 잘할 수 있습니다. 

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출처: https://www.iotforall.com/where-energy-harvesting-can-have-the-most-impact

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