A Study on the Electro-Mechanical Coupling Characteristics of a Lever-Type Piezoelectric Vibration Energy Harvester

본 연구에서는 유한 요소 해석을 이용하여 기저 가진되는 레버형 압전 구조물의 진동 및 전기 출력 특성을 분석한 후, 압전 진동 에너지 수확용으로 활용할 경우의 유의 사항을 제시하였다. 우선 기존의 1 자유도 레버형 반공진 구조물 모델에 힌지의 강성이 추가로 고려된 2 자유도 수정 모델을 제안하여, 상대 좌표계에서도 관찰되는 반공진의 발생 원인을 규명하였다. 그리고, 레버형 압전 진동 에너지 수확 장치의 힌지 강성의 영향이 커지는 조정 질량의 위치에서는 반공진 발생으로 인해 매우 적은 양의 전기 출력이 발생함을 보였으며, 또한 영점-극점 상쇄의 경우에 대한 전기 출력 양상을 추가 제시하였다. 조정 질량의 위치 이동에 의해 공진 주파수 조절 기능이 있는 레버형 압전 진동에너지 수확 장치를 설계하기 위해서는 반공진을 유발하는 힌지 부위의 강성에 대한 고려가 반드시 필요함을 확인하였다.