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에너지 수확이 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 곳

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!

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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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