KR101332006B1 - 전방향 진동 기반 에너지 하베스터 - Google Patents
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Abstract
전방향 진동 기반 에너지 하베스터는 적어도 하나의 외팔보 및 관성체를 포함한다. 외팔보는 한쪽 단이 기판 상에 고정된 상태에서 폭보다 큰 길이로 연장되되 다른 쪽 단이 한쪽 단보다 높게 휘어진 형태를 갖는 제1 탄성부재와, 제1 탄성부재의 휘어진 상하 면들 중 어느 한쪽 면에 부착된 압전부재, 및 압전부재에 부착되어 압전부재의 변형에 의해 발생된 전기에너지를 공급받는 전극들을 구비한다. 관성체는 외팔보의 자유 단에 연결되며, 외팔보의 폭 방향과 높이 방향이 횡 방향과 종 방향으로 각각 정의될 때 고종횡비의 단면을 갖는다. 이에 따라, 전방향 진동에너지로부터 전기에너지가 수확될 수 있다.
Description
본 발명은 에너지 하베스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스터에 관한 것이다.
통신기술 및 집적회로기술의 발전으로 인해, 전자기기는 소형화가 가능하게 됨과 아울러, 마이크로 와트(㎼) 단위의 저전력하에서 작동이 가능하게 되었다. 이러한 기술을 바탕으로, 건물이나 교량 등의 건축 구조물의 환경 진단 모니터링, 선박이나 항공기 등의 기계 구조물의 안전 진단 모니터링, 생산 자동화 시스템 등의 구조물의 모니터링 등에, 소형화된 무선센서를 이용한 무선센서네트워크의 구성이 활발하게 연구되고 있다.
이러한 무선센서네트워크는 수많은 센서 노드의 집합체로 구성되며, 센서 노드에 전력을 공급하기 위해 배터리를 이용하고 있으나, 이 경우 센서 노드는 구조물에 삽입되어야 하기 때문에 배터리의 교체가 불가능하거나, 배터리의 제한된 수명으로 인해 매우 비효율적이다. 따라서, 센서 노드가 상시적으로 동작하기 위해서 보다 효과적인 전력공급이 요구되고 있다.
에너지 하베스터는 주변에서 지속적으로 발생/소멸되는 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서, 에너지 스케빈저(scavenger) 혹은 자가발전소자라고도 불린다. 이러한 에너지 하베스터는 센서 노드와 같이 저전력하에서 동작하는 기기의 상시적인 운용을 가능하게 한다. 에너지 하베스터 중 널리 알려진 것으로는 태양전지가 있다. 하지만, 태양전지는 직사광선이 없는 실내 및 지하와 같은 어두운 환경에서의 응용이 제한적이다. 따라서, 최근에는 압전, 정전력, 전자기력 등을 이용하여, 주변의 진동에너지로부터 전기에너지를 생산하는 다양한 형태의 에너지 하베스터가 연구되고 있다.
도 1은 종래의 압전 현상을 이용한 에너지 하베스터에 대한 구성도이다. 도 1에 도시된 에너지 하베스터(10)는 구조물에 고정된 기판(1)에 연결된 외팔보(11), 외팔보(11)의 자유 단에 부착된 관성체(14)를 포함한다. 외팔보(11)는 기판(1)에 부착되어 관성체(14)를 지지하는 탄성부재(12)와, 탄성부재(12)에 부착된 압전부재(13)를 포함한다. 기판(1)에 제1축 방향에 따른 진동이 가해져 기판(1)이 진동하게 되면, 관성체(14)에 의해 탄성부재(12)가 진동하면서 압전부재(13)의 표면이 인장 또는 수축 변형을 일으키고, 이러한 변형이 분극(polarization)을 일으켜 전기에너지를 발생시키게 된다.
그런데, 종래의 에너지 하베스터(10)는 기판(1)에 제2축 방향에 따른 진동, 즉 외팔보(11)의 길이 방향과 나란한 방향에 따른 진동이 가해지는 경우, 및/또는 제1,2축 방향에 모두 직교하는 제3축 방향에 따른 진동이 가해지는 경우, 전기에너지의 생산이 매우 어렵다. 그리고, 종래의 에너지 하베스터(10)는 설치 위치 및 방향에 따라 발생하는 전력이 일정치 않다. 또한, 종래의 에너지 하베스터(10)는 소형화로 인해 낮은 주파수의 진동에너지 수확이 용이하지 않으며, 외팔보(11)에 부착된 압전부재(13) 및 전극 등에 의한 에너지 손실이 존재하기 때문에 높은 효율을 얻기 힘들다.
본 발명의 과제는 전방향에서 가해지는 진동에너지로부터 전기에너지를 용이하게 수확할 수 있는 전방향 기반 에너지 하베스터를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전방향 기반 에너지 하베스터는, 한쪽 단이 기판 상에 고정된 상태에서 폭보다 큰 길이로 연장되되 다른 쪽 단이 상기 한쪽 단보다 높게 휘어진 형태를 갖는 제1 탄성부재와, 상기 제1 탄성부재의 휘어진 상하 면들 중 어느 한쪽 면에 부착된 압전부재, 및 상기 압전부재에 부착되어 상기 압전부재의 변형에 의해 발생된 전기에너지를 공급받는 전극들을 구비하는 적어도 하나의 외팔보; 및 상기 외팔보의 자유 단에 연결되며, 상기 외팔보의 폭 방향과 높이 방향이 횡 방향과 종 방향으로 각각 정의될 때 고종횡비의 단면을 갖는 관성체;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 3개의 축 방향에서 가해지는 진동에너지로부터 전기에너지를 용이하게 수확할 수 있다. 따라서, 에너지 하베스터는 3차원 공간에서 어디에 회전해 외치하던 전기에너지를 수확할 수 있으므로, 설치가 자유로울 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 매우 낮은 주파수를 갖는 진동에너지로부터 전기에너지를 용이하게 수확할 수 있다.
도 1은 종래의 압전 현상을 이용한 에너지 하베스터에 대한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 기반 에너지 하베스터에 대한 사시도.
도 3은 도 2의 외팔보를 일부 확대하여 도시한 단면도.
도 4는 도 3에 있어서, 제2 탄성부재를 더 구비한 예를 도시한 단면도.
도 5는 도 2에 있어서, 제1 축 방향 또는 제2 축 방향으로 가해지는 진동에 의한 에너지 하베스터의 작용 예를 설명하기 위한 사시도.
도 6은 도 2에 있어서, 제3 축 방향으로 가해지는 진동에 의한 에너지 하베스터의 작용 예를 설명하기 위한 사시도.
도 7은 도 2의 에너지 하베스터에 의해 발생된 전기에너지를 저장하는 예를 설명하기 위한 구성도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 하베스터에 대한 사시도.
도 9는 도 8에 있어서, 저주파 진동자의 작용 예를 설명하기 위한 사시도.
도 10는 종래의 에너지 하베스터의 설치 각도에 따른 출력 변화를 나타낸 그래프.
도 11은 도 2의 에너지 하베스터의 설치 각도에 따른 출력 변화를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 기반 에너지 하베스터에 대한 사시도.
도 3은 도 2의 외팔보를 일부 확대하여 도시한 단면도.
도 4는 도 3에 있어서, 제2 탄성부재를 더 구비한 예를 도시한 단면도.
도 5는 도 2에 있어서, 제1 축 방향 또는 제2 축 방향으로 가해지는 진동에 의한 에너지 하베스터의 작용 예를 설명하기 위한 사시도.
도 6은 도 2에 있어서, 제3 축 방향으로 가해지는 진동에 의한 에너지 하베스터의 작용 예를 설명하기 위한 사시도.
도 7은 도 2의 에너지 하베스터에 의해 발생된 전기에너지를 저장하는 예를 설명하기 위한 구성도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 하베스터에 대한 사시도.
도 9는 도 8에 있어서, 저주파 진동자의 작용 예를 설명하기 위한 사시도.
도 10는 종래의 에너지 하베스터의 설치 각도에 따른 출력 변화를 나타낸 그래프.
도 11은 도 2의 에너지 하베스터의 설치 각도에 따른 출력 변화를 나타낸 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전방향 기반 에너지 하베스터에 대한 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 외팔보를 일부 확대하여 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전방향 기반 에너지 하베스터(100)는 외팔보(110) 및 관성체(120)를 포함한다.
외팔보(110)는 한쪽 단이 기판(101)에 고정된 고정 단을 이루고, 다른 쪽 단이 받쳐지지 않은 상태의 자유 단을 이룬다. 기판(101)은 구조물에 고정될 수 있다. 구조물의 진동은 기판(101)을 통해 외팔보(110)로 전달될 수 있다. 외팔보(110)는 제1 탄성부재(111)와, 압전부재(112)와, 전극들(113,114)을 구비한다.
제1 탄성부재(111)는 한쪽 단이 기판(101) 상에 고정된 상태에서 폭보다 큰 길이로 연장되되 다른 쪽 단이 한쪽 단보다 높게 휘어진 형태를 갖는다. 예컨대, 제1 탄성부재(111)는 한쪽 단이 기판(101) 상에 고정된 상태에서 일정한 폭과 일정한 두께를 갖고 제1축 방향을 따라 길게 연장되면서 제2축 방향을 따라 휘어진 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1 탄성부재(111)는 제1,2축 방향으로 연장된 길이가 제3축 방향의 폭보다 크게 설정된다. 제1 탄성부재(111)에서 폭과 두께의 비는 5:1로 설정될 수 있다. 제1 탄성부재(111)에서 길이와 폭의 비는 10~100:1로 설정될 수 있다.
그리고, 제1 탄성부재(111)는 소정의 곡률반경을 갖게 휘어질 수 있다. 제1 탄성부재(111)는 기판(101)에 고정되는 단이 제1축 방향에 나란하게 위치되고, 관성체(120)에 고정되는 단이 제2축 방향에 나란하게 위치될 수 있다. 물론, 제1 탄성부재(111)는 관성체(120)에 고정되는 단이 제2축 방향에 대해 경사지게 휘어진 형태를 갖는 것도 가능하다.
제1 탄성부재(111)는 기판(101)에 고정되는 단에 고정 패드(111a)가 연결된 구조로 이루어질 수 있다. 고정 패드(111a)는 제1 탄성부재(111)의 폭보다 넓은 폭과 길이를 갖고 기판(101) 상에 고정됨으로써, 제1 탄성부재(111)를 보다 안정되게 지지할 수 있다.
기판(101)에 진동이 가해져 기판(101)이 진동하게 되면, 제1 탄성부재(111)는 관성체(120)에 의해 진동하면서 압전부재(112)의 표면이 인장 또는 수축 또는 뒤틀림 변형을 일으킬 수 있게 한다. 제1 탄성부재(111)는 고분자로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 탄성부재(111)는 낮은 강성으로 외팔보(110)의 스프링 상수를 낮춤으로써 외팔보(110)와 관성체(120)에 따른 고유진동수를 낮출 수 있다. 그 결과, 에너지 하베스터(100)는 매우 낮은 주파수를 갖는 진동에너지로부터 전기에너지를 용이하게 수확할 수 있다.
압전부재(112)는 제1 탄성부재(111)의 휘어진 상하 면들 중 어느 한쪽 면에 부착되어, 제1 탄성부재(111)가 진동하게 되면, 표면이 인장 또는 수축 또는 뒤틀림 변형될 수 있다. 압전부재(112)는 압전기 현상을 일으키는 소재, 예컨대 압전 세라믹 등으로 형성된다. 압전기 현상이란 압전부재(112)에 일정한 방향에서 외력을 가할 때 그 외력에 비례해서 양, 음의 전하가 나타나는 현상이다.
압전부재(112)는 제1 탄성부재(111)의 휘어진 상면에 부착될 수 있다. 물론, 압전부재(112)는 제1 탄성부재(111)의 휘어진 하면에 부착되는 것도 가능하다. 압전부재(112)는 제1 탄성부재(111)보다 두께가 매우 얇은 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서, 압전부재(112)는 압전기 현상을 발생시키면서도, 제1 탄성부재(111)에 발생하는 진동 변위에 대한 저항을 최소화할 수 있다.
전극들(113,114)은 압전부재(112)에 부착되어 압전부재(112)의 변형에 의해 발생된 전기에너지를 공급받는다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극들(113,114)은 압전부재(112)의 양쪽 면에 나뉘어 부착될 수 있다. 전극들은 다양한 형태로 전술한 기능을 수행하는 범주에서 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
관성체(120)는 외팔보(110)의 자유 단에 연결되어 고정된다. 관성체(120)는 외팔보(110)에 고정되어 고유진동수가 기판(101)의 고유진동수와 동일하거나 근접하게 설정됨으로써, 공진을 통한 충분한 전기에너지를 얻을 수 있게 한다.
관성체(120)는 외팔보(110)의 폭 방향과 높이 방향이 횡 방향과 종 방향으로 각각 정의될 때 고종횡비의 단면을 갖는다. 즉, 관성체는 종 길이(H)가 횡 길이(W)에 비해 크도록, 예컨대 H:W 값이 10~100:1의 고종횡비를 갖도록 구성될 수 있다. 그리고, 관성체(120)는 직육면체 형상으로 이루어지고, 제1축 방향을 따라 연장된 길이(L)가 횡 길이(W)보다 대략 50배 정도 클 수 있다. 관성체(120)가 고종횡비의 단면을 가짐에 따라, 제3축 방향에서 가해지는 진동에너지로부터 전기에너지가 용이하게 수확될 수 있다.
관성체(120)는 무게중심이 외팔보(110)의 길이 방향에 따른 무게중심 축으로부터 벗어나 위치할 수 있게 외팔보(110)의 자유 단에 고정될 수 있다. 이에 따라, 제1,2축 방향에서 가해지는 진동에너지로부터 전기에너지가 보다 용이하게 수확될 수 있다. 전기에너지의 수확 효과를 보다 높이기 위해, 외팔보(110)의 자유 단은 관성체(120)의 하면 선단에 고정될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 외팔보(110)는 제2 탄성부재(115)를 더 포함하여, 압전부재(112)를 지지하는 효과를 높일 수 있다. 제2 탄성부재(115)는 플레이트 형상으로 이루어져, 압전부재(112)를 사이에 두고 제1 탄성부재(111)의 반대쪽에서 압전부재(112)에 부착될 수 있다. 제2 탄성부재(115)는 고분자로 형성되며, 제1 탄성부재(111)보다 두께가 얇은 구조로 이루어질 수 있다.
전술한 전방향 기반 에너지 하베스터(100)에 의하면, 전방향, 즉 3개의 축 방향에서 가해지는 진동에너지로부터 전기에너지를 용이하게 수확할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(101)에 제1축 방향 또는 제2축 방향으로 진동이 가해진다. 그러면, 관성체(120)는 제3축 방향을 중심으로 회전 진동하면서 압전부재(112)의 표면이 인장 또는 수축 변형될 수 있다. 즉, 제1,2축 방향의 진동에 의한 고유진동모드로부터 압전부재(112)의 표면이 인장 또는 수축 변형됨으로써, 제1,2 축 방향에서 가해지는 진동에너지로부터 전기에너지가 수확될 수 있다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(101)에 제3축 방향으로 진동이 가해진다. 그러면, 관성체(120)는 제2축 방향으로 회전 진동하면서 압전부재(112)의 표면이 비틀림 변형될 수 있다. 즉, 제3축 방향의 진동에 의한 고조파모드로부터 압전부재(112)의 표면이 비틀림 변형됨으로써, 제3 축 방향에서 가해지는 진동에너지로부터 전기에너지가 수확될 수 있다. 따라서, 전방향 기반 에너지 하베스터(100)는 제1,2,3축에 의해 한정된 3차원 공간의 어디에 위치하던 전방향 진동에너지로부터 전기에너지를 수확할 수 있으므로, 설치가 자유로울 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 전방향 기반 에너지 하베스터(100)에 의해 발생된 전기에너지는 저장부(130)에 의해 저장될 수 있다. 여기서, 저장부(130)는 정류기(131)와, 컨버터(132), 및 축전지(133)를 포함할 수 있다.
정류기(131)는 전극들(113,114)로부터 흐르는 교류를 직류로 변환한다. 정류기(131)로는 다이오드를 포함하여 구성될 수 있다. 컨버터(132)는 정류기(131)에 의해 변환된 직류를 설정 크기의 직류로 변환한다. 압전부재(112)의 출력전류는 ㎂급 미세한 양이므로, 컨버터(132)에 의해 전력사용 장치의 가동을 위한 충분한 크기의 전류로 변환한다. 컨버터(132)는 DC-DC 컨버터가 사용될 수 있다. 축전지(133)는 컨버터(132)에 의해 변환된 직류를 저장해서 전력사용 장치로 공급한다. 축전지(133)는 콘덴서를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 하베스터에 대한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 에너지 하베스터(200)는 도 2에 도시된 관성체(120)와 연결된 외팔보(110)가 기판(101)에 다수 집적된 상태에서 저주파 진동자(140)를 더 구비한다. 저주파 진동자(140)는 외팔보(110)의 소형화에 따른 높은 고유진동으로 인해 낮은 주변 진동에너지의 획득을 용이하게 한다. 이를 위해, 관성체(120)는 자화가 되기 쉬운 니켈(Ni) 혹은 철(Fe) 등과 같은 강자성 물질로 형성된다. 그리고, 저주파 진동자(140)는 외팔보(110)와 관성체(120)에 따른 고유진동 주파수보다 낮은 고유진동 주파수를 갖도록 구성된다.
저주파 진동자(140)는 기판(101)에 고정된 지지 프레임(141)과, 관성체(120)의 상측에 배치된 자석(142), 및 자석(142)을 지지 프레임(141)에 연결하는 스프링 부재(143)를 구비한다. 지지 프레임(141)은 기판(101)과 일체화될 수 있다. 자석(142)은 플레이트 형상으로 이루어지고 자석 지지부재(142a)에 고정되어 지지될 수 있다.
스프링 부재(143)는 한쪽 단이 지지 프레임(141)에 고정되고 다른 쪽 단이 자석 지지부재(142a)에 고정될 수 있다. 스프링 부재(143)는 지그재그 형태로 이루어질 수 있다. 스프링 부재(143)는 자석(142)을 안정되게 지지할 수 있게 복수 개로 구비될 수 있다. 스프링 부재(143)는 비교적 낮은 스프링 상수를 갖도록 구성됨으로써 저주파 진동자(140)의 고유진동 주파수를 낮출 수 있다. 스프링 부재(143)는 전술한 기능을 수행하는 범주에서 다양하게 구성될 수 있으므로, 예시된 바에 한정되지 않는다.
전술한 저주파 진동자(140)는 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(101)에 진동이 가해져 지지 프레임(141)에 진동이 전달되면 스프링 부재(143)에 매달린 자석(142)이 움직이게 된다. 자석(142)의 움직임에 따라 자기장의 변화가 유도됨으로써, 외팔보(110)의 자유 단에 부착된 관성체(120)가 움직이게 된다. 이때, 관성체(120)의 진동 주파수가 자석(142)의 진동에 의해 낮아짐으로써, 에너지 하베스터(200)는 외팔보(110)와 관성체(120)에 따른 고유진동 주파수보다 낮은 진동의 수집이 가능하고, 에너지 하베스터(200)의 소형화에 따른 집적 및 배열이 용이할 수 있다. 그리고, 에너지 하베스터(200)는 외팔보(110)와 관성체(120)의 조합 구성을 다수 구비함으로써, 에너지 출력을 향상시킬 수 있다.
도 10는 종래의 에너지 하베스터의 설치 각도(Installation angle)에 따른 출력 변화를 나타낸 그래프이며, 도 11은 도 2의 에너지 하베스터의 설치 각도(Installation angle)에 따른 출력 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서, 본 발명에 따른 에너지 하베스터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 구성되고, 종래에 따른 에너지 하베스터(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 구성된 것이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 종래에 따른 에너지 하베스터(10)는 설치 각도(Installation angle, degree)에 따라 출력(Normalized Power, arb.unit)이 민감하게 변하는 것을 확인해볼 수 있다. 반면, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 하베스터(100)는 어느 설치 각도(Installation angle, degree)로 설치되더라도 일정 수준 이상의 출력((Normalized Power, arb.unit)이 발생되는 것을 확인해볼 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 에너지 하베스터(100)는 종래에 따른 에너지 하베스터(10)보다 설치가 자유로울 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
101..기판 110..외팔보
111..제1 탄성부재 112..압전부재
113,114,213,214..전극 115..제2 탄성부재
120..관성체 131..정류기
132..컨버터 133..축전지
140..저주파 공진자 142..자석
143..스프링 부재
111..제1 탄성부재 112..압전부재
113,114,213,214..전극 115..제2 탄성부재
120..관성체 131..정류기
132..컨버터 133..축전지
140..저주파 공진자 142..자석
143..스프링 부재
Claims (6)
- 한쪽 단이 기판 상에 고정된 상태에서 폭보다 큰 길이로 연장되되 다른 쪽 단이 상기 한쪽 단보다 높게 휘어진 형태를 갖는 제1 탄성부재와, 상기 제1 탄성부재의 휘어진 상하 면들 중 어느 한쪽 면에 부착된 압전부재, 및 상기 압전부재에 부착되어 상기 압전부재의 변형에 의해 발생된 전기에너지를 공급받는 전극들을 구비하는 적어도 하나의 외팔보; 및
상기 외팔보의 자유 단에 연결되며, 상기 외팔보의 폭 방향과 높이 방향이 횡 방향과 종 방향으로 각각 정의될 때 고종횡비의 단면을 갖는 관성체;
를 포함하는 전방향 진동 기반 에너지 하베스터. - 제1항에 있어서,
상기 제1 탄성부재는 소정의 곡률반경을 갖게 휘어진 형태인 것을 특징으로 하는 전방향 진동 기반 에너지 하베스터. - 제1항에 있어서,
상기 관성체의 고종횡비는 10 ~ 100인 것을 특징으로 하는 전방향 진동 기반 에너지 하베스터. - 제1항에 있어서,
상기 외팔보는,
상기 압전부재를 사이에 두고 상기 제1 탄성부재의 반대쪽에서 상기 압전부재에 부착되는 제2 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 진동 기반 에너지 하베스터. - 제1항에 있어서,
상기 전극들로부터 흐르는 교류를 직류로 변환하는 정류기와,
상기 정류기에 의해 변환된 직류를 설정 크기의 직류로 변환하는 컨버터, 및
상기 컨버터에 의해 변환된 직류를 저장하는 축전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 진동 기반 에너지 하베스터. - 제1항에 있어서,
상기 관성체는 강자성 물질로 형성되며;
상기 기판에 고정된 지지 프레임과, 상기 관성체의 상측에 배치된 자석, 및 상기 자석을 상기 지지 프레임에 연결하는 스프링 부재를 구비하여, 상기 외팔보와 관성체에 따른 고유진동 주파수보다 낮은 고유진동 주파수를 갖는 저주파 진동자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방향 진동 기반 에너지 하베스터.
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