MC-TENG: 산불·환경 연속 모니터링 위한 자가 구동 알람 시스템

MC-TENG(다층 원통형 마찰전기 나노발전기)라는 새로운 장치는 매달린 나뭇가지의 산발적 움직임에서 에너지를 수확하여 전기 에너지를 생성합니다. 이 자가 구동 센싱 시스템은 배치 후 유지보수 없이 화재와 환경 조건을 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.

전통적인 산불 탐지 방법에는 위성 모니터링, 지상 순찰, 감시탑 등이 있으며, 낮은 효율성에 비해 높은 인건비와 재정 비용이 듭니다. 현재 원격 센서 기술이 더 일반화되고 있지만 주로 배터리 기술에 의존합니다.

태양전지가 휴대용 전자기기나 자가 구동 시스템에 널리 사용되어 왔지만, 울창한 나뭇잎의 그늘이나 덮개 때문에 숲에 설치하기는 어렵습니다.

TENG 기술은 마찰전기 효과(특정 물질이 이전에 접촉했던 두 번째 물질과 분리된 후 전기적으로 대전되는 현상)를 통해 나뭇가지 움직임 같은 외부 기계적 에너지를 전기로 변환합니다.

TENG 장치의 가장 단순한 버전은 서로 안에 들어맞는 독특한 소재의 두 원통형 슬리브로 구성됩니다. 코어 슬리브는 위에서 고정되고 바닥 슬리브는 위아래로 미끄러지고 좌우로 움직일 수 있으며, 탄성 연결 밴드나 스프링에 의해서만 제약됩니다. 두 슬리브가 비동기적으로 움직이면 간헐적인 접촉 상실로 전기가 생성됩니다. MC-TENG는 여러 계층적 마찰전기 층을 장착하여 전기 출력을 증가시킵니다.

MC-TENG는 탄소나노튜브 기반 마이크로 슈퍼커패시터에 산발적으로 생성된 전류를 저장합니다. 연구자들은 짧은 지속적 돌풍만으로도 장치가 슈퍼커패시터를 적절히 충전할 수 있게 하는 빠른 충방전 시간 때문에 이 기술을 선택했습니다. 매우 낮은 진동 주파수에서 MC-TENG는 3분 이내에 부착된 슈퍼커패시터를 충전할 만큼 효율적으로 전기를 생성할 수 있습니다.

연구자들은 초기 프로토타입에 일산화탄소와 온도 센서를 모두 장착했습니다. 온도 센서 추가는 이산화탄소 거짓 양성 판독 가능성을 줄이기 위한 의도였습니다.

팀은 실제 화재를 모방하는 재료를 사용하여 생산 장치를 현장 테스트하여 산림 환경 조건과 테스트 시나리오를 모니터링할 예정입니다.

또한 배포되는 날씨와 환경 조건에 맞게 장치를 적응시킬 수 있는 추가 기능을 추가하는 것을 목표로 합니다.