안전화에서 유전 나노 발전기(Teng)의 주요 기능은 무엇인가요? 에너지 수확 및 스마트 센싱

유전 나노 발전기(TENG)는 특수 신발 내에서 이중 기능 구성 요소 역할을 합니다. 주로 기계적 움직임을 전기로 변환하는 마이크로 나노 에너지 변환 장치로 사용됩니다. 신발 밑창과 지면 사이 또는 내부 재료층 사이의 접촉 대전 현상을 활용하여 걷기 및 달리기에서 에너지를 수확하여 GPS 센서 및 무선 송신기 와 같은 온보드 전자 장치에 전원을 공급합니다.

TENG 기술은 자율 전원 계층을 도입하여 스마트 신발의 아키텍처를 근본적으로 변화시킵니다. 사용자의 자연스러운 움직임을 마이크로 센서 및 데이터 전송을 위한 지속 가능한 에너지원으로 변환하여 기존 배터리 용량에 대한 의존도를 줄입니다.

에너지 수확 메커니즘

움직임을 전력으로 변환

신발에서 TENG의 주요 기능은 기계적 에너지 수확입니다. 착용자가 걷거나 달릴 때 신발 층과 밑창 또는 밑창과 지면 사이의 물리적 상호 작용으로 인해 마찰과 압력이 발생합니다.

TENG는 접촉 대전을 활용하여 이 운동 에너지를 포착합니다. 이 과정은 발걸음의 기계적 스트레스를 직접 전기 에너지로 변환합니다.

자율 전원 계층

안전화 및 훈련화에서 이 수확된 에너지는 내부 발전소 역할을 합니다. TENG는 외부 충전 없이도 마이크로 전자 장치를 구동할 수 있는 자체 지속 시스템을 만듭니다.

이를 통해 신발은 안전 응용 분야에서 위치 추적에 사용되는 무선 신호 전송 모듈 및 GPS 센서와 같은 필수 구성 요소에 독립적으로 전원을 공급할 수 있습니다.

센싱 및 모니터링 기능

자체 전원 모션 분석

단순한 전력 생성 외에도 TENG는 매우 민감한 능동 센서 역할을 합니다. 기계적 변형을 읽을 수 있는 데이터 신호로 변환하여 실시간 모션 모니터링을 제공합니다.

이 통합을 통해 별도의 배터리 장치에서 전력을 끌어오지 않고도 걸음 수 및 보행 속도에 대한 정확한 데이터를 수집할 수 있습니다.

생체 역학 데이터 수집

특수 훈련을 위해 TENG는 생체 역학에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다. 움직이는 동안 발 전체에 체중이 어떻게 적용되는지를 매핑하는 족저압 분포를 감지합니다.

이 데이터는 운동 선수 훈련에서 보행 및 성능을 분석하거나 산업 안전 시나리오에서 피로 및 균형을 모니터링하는 데 중요합니다.

절충점 이해

전력 출력 제한

TENG는 마이크로 전력 응용 분야에 효과적이지만 현재는 저에너지 장치를 지원하도록 설계되었습니다.

걸음 수 측정기 및 간헐적 신호 송신기에 전원을 공급하는 데 이상적이지만, 지속적인 고와트 전력 스트림이 필요한 고전력 전자 장치에는 충분하지 않을 수 있습니다.

활동에 대한 의존성

에너지 생성은 지속적인 움직임과 본질적으로 연결되어 있습니다.

활동에 관계없이 일정한 전압을 제공하는 배터리와 달리 TENG 시스템은 전력을 생성하거나 데이터를 수집하려면 사용자가 걷거나 달려야 합니다. 이로 인해 휴식 기간 동안 지속적인 감지가 필요한 응용 분야에는 덜 적합합니다.

프로젝트에 TENG 통합

유전 나노 발전기의 가치를 극대화하려면 특정 응용 분야 요구 사항과 기능을 일치시켜야 합니다.

주요 초점이 배터리 수명 연장인 경우: TENG를 보조 에너지 수확기로 사용하여 무선 모듈 및 GPS 장치의 충전 빈도를 줄입니다.
주요 초점이 생체 역학 분석인 경우: TENG 구조를 직접 센서로 활용하여 복잡한 센서 배열의 무게를 추가하지 않고 족저압 및 보행 속도를 매핑합니다.

TENG는 수동 신발에서 능동적이고 자체 지속적인 지능형 시스템으로의 전환을 나타냅니다.

요약 표:

기능	주요 기능	실용적인 응용
에너지 수확	움직임을 전기로 변환	GPS, 센서 및 무선 송신기에 전원 공급
능동 감지	실시간 모션 모니터링	걸음 수, 보행 및 보행 속도 추적
생체 역학	족저압 매핑	산업 안전을 위한 피로 및 균형 분석
지속 가능성	자율 전원 계층	배터리 의존도 및 잦은 충전 감소