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무선 센서 노드를 배터리 없이 온도 차이를 이용해서 구동 ①

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글/Bruce Haug, Sr. Product Marketing Engineer, Power by Linear, Analog Devices, Inc.

머리말

측정과 제어 용으로 극저전력 무선 센서 노드(WSN)가 폭발적으로 늘어나고 트랜스듀서 기술이 발전함으로써, 일차 전지 또는 이차 전지 배터리를 사용하지 않고 근처의 주변 에너지를 사용해서 구동되는 완벽하게 자족적인 시스템이 가능하게 되었다. WSN을 이러한 주변의 ‘공짜’ 에너지원을 사용해서 구동할 수 있게 되면, 배터리를 보완하거나 또는 배터리와 와이어를 아예 제거할 수 있으므로 여러 면에서 유익하다. 특히 배터리 교체나 유지보수를 하기가 불편하고 비싼 인력을 필요로 하는 경우에는 더 그렇다.

와이어를 제거할 수 있으므로 모니터링 및 제어 시스템을 대규모로 확장하기가 용이하다. 에너지 하베스팅을 사용한 무선 센서 시스템은 자산 추적, 구조물 건전도 모니터링(교량, 파이프라인, 철도, 도로), 농업, 공장 자동화(프로세스 제어, 장비 건전도 모니터링) 같은 다양한 분야로 설치와 유지보수를 간소화할 수 있다.

가장 잘 알려진 에너지 하베스팅 시설은 아마도 대규모 태양광 패널과 풍력 발전일 것이다. 이 둘이 전력망을 보완하기 위한 주된 대안 에너지로 자리잡고 있다. 하지만 작은 크기의 임베디드 디바이스는 빛, 진동, 열, 심지어는 생체 에너지로부터 밀리와트 대의 에너지를 수확하는 에너지 하베스팅 시스템을 사용한다. 에너지 하베스팅 디바이스가 임베디드 시스템의 전체적인 요구량을 공급하면 할수록 시스템을 배터리 없이 자족적으로 가동할 수 있는 가능성은 높아진다.

모든 주변에서 쉽게 애플리케이션에 사용할 수 있는 자연적인 에너지인 에너지 하베스팅은 기본적으로 바닥나는 일이 없으며 유선 전력이나 배터리와 비교해서도 갈수록 더 매력적인 대안이 되고 있다. 한번 특성화되고 적절하게 배치된 ‘공짜’ 에너지원은 유지 보수가 필요 없고 애플리케이션의 수명이 끝날 때까지 사용이 가능하다.
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