KR101759824B1 - Self-sustaining smart window system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부환경 변화를 스스로 감지하고, 외부환경으로부터 에너지를 수확하며, 수확된 에너지를 변환하여 저장하고, 이를 에너지원으로 사용하여 외부광차단/투광 및 정보표시가 가능한 자가 구동 스마트 윈도우 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에너지 수확소자에서 생성되는 전력을 증가시키고, 이를 효율적으로 변환하고 저장하며, 자가 감지-발전-광셔터의 기능이 포함된 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a self-powered smart window system capable of detecting external environmental changes, harvesting energy from an external environment, converting and storing harvested energy, and using this as an energy source for external light blocking / To a self-driven smart window system including a function of increasing the power generated by the energy harvesting element, efficiently converting and storing it, and functioning as a self-sensing-power-optical shutter.
Description
본 발명은 외부환경 변화를 스스로 감지하고, 외부환경으로부터 에너지를 수확하며, 수확된 에너지를 변환하여 저장하고, 이를 에너지원으로 사용하여 외부광차단/투광 및 정보표시가 가능한 자가 구동 스마트 윈도우 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에너지 수확소자에서 생성되는 전력을 증가시키고, 이를 효율적으로 변환하고 저장하며, 자가 감지-발전-광셔터의 기능이 포함된 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a self-powered smart window system capable of detecting external environmental changes, harvesting energy from an external environment, converting and storing harvested energy, and using this as an energy source for external light blocking / To a self-driven smart window system including a function of increasing the power generated by the energy harvesting element, efficiently converting and storing it, and functioning as a self-sensing-power-optical shutter.
외부환경 변화를 감지하고 자가 구동이 가능한 스마트 윈도우가 되기 위해서는, 외부환경 변화를 스스로 감지하고 외부환경으로부터 에너지를 수확하여 외부광차단/투광 및 정보표시가 가능한 자가 구동형 스마트 윈도우 기술이 필요하다. 이러한 기술은 건물창의 햇빛 투과로 인해 손실되는 건물의 에너지를 절약하게 할 뿐만 아니라, 주변으로부터 언제나 정보를 쉽게 볼 수 있도록 저전력으로 정보표시가 가능하게 한다.In order to be able to detect external environment changes and to be self-driven, it is necessary to develop a self-driven smart window technology capable of detecting external environment change and harvesting energy from external environment to enable external light blocking / light projection and information display. This technology not only saves the energy of the buildings lost due to the sunlight penetration of the building windows, but also enables information to be displayed at low power so that information is always visible from the surroundings.
스마트 윈도우는 외부광 차폐와 투광을 자유롭게 변환시켜 빌딩과 자동차 내부의 광량 및 온도를 조절하여 에너지 절약 및 쾌적한 환경을 유지시켜준다. 스마트 윈도우 구동을 위해 필요한 에너지는 차폐/투광 스위칭에 필요한 에너지와 차폐 혹은 투광상태 유지를 위한 에너지가 필요하다. 또한 적절한 에너지 수확과 저장 시스템 및 자가 구동형 광센싱 스위치가 필요하다. 에너지 수확기술은 운동에너지, 광에너지, 열에너지 등의 1차 에너지를 광전소자, 열전소자, 초전소자, 압전소자, 마찰전기소자 등을 이용하여 2차 에너지인 전력으로 변환하는 기술을 총칭한다. 광전소자의 경우 전기적 연결을 통해 스마트 윈도우 구현이 가능하지만, 에너지 전환효율이 낮다. 열전소자는 일반적인 조건에서 구동될 경우 생성 전압이 미미하여, 단일 소자로서는 스마트 윈도우 구동에 어려움이 있다. 초전현상이란 시간에 따른 온도 차이에 의해 분극되어 있는 초전물질의 내부전하 변화에 의해 연결된 전극을 통해 전하가 흐르는 현상이다. 유기물과 무기물로 크게 구분되는데, 초전상수가 무기물이 일반적으로 높은 편이라 상용화된 센서 쪽으로 많이 이용되고 있다. 유기물의 경우 무기물 대비 성능이 5배 이상 낮지만, 유연한 소재적 특징을 장점으로 하여 꾸준한 연구가 진행되고 있다.Smart window freely transforms external light shielding and floodlighting to control the light quantity and temperature inside buildings and automobiles, thus saving energy and maintaining a comfortable environment. The energy required for smart window driving requires energy for shielding / light-emitting switching and energy for shielding or maintaining the light-emitting state. Proper energy harvesting and storage systems and self-powered optical sensing switches are also needed. Energy harvesting technologies are collectively referred to as technologies for converting primary energy such as kinetic energy, light energy, and thermal energy into secondary energy by using photoelectric elements, thermoelectric elements, pyroelectric elements, piezoelectric elements, and triboelectric elements. In the case of optoelectronic devices, smart windows can be realized through electrical connection, but energy conversion efficiency is low. When a thermoelectric device is driven under a general condition, the generated voltage is insignificant, and it is difficult to drive a smart window as a single device. The superconducting phenomenon is a phenomenon in which electric charges flow through the connected electrodes due to changes in the internal charge of the superconducting material polarized by the temperature difference with time. Organic matter and inorganic matter are largely classified as inorganic matter, and pyroelectric constant is generally used for commercialized sensor because inorganic matter is generally high. Organic materials are 5 times lower in performance than inorganic materials.
전도성 고분자와 같은 반도성 혹은 전도성 물질은 빛이나 열, 산, 혹은 비바람에 의해 색이 변하거나 전도도가 변화하므로, 외부환경 변화를 감지할 수 있다. 특히 전도성 고분자의 광열전 효과는 근적외선을 흡수하여 열이 발생되면, 그 열로 같은 소자에서 열전이 발생되는 현상을 말하는 것으로, 최근에 연구가 진행되고 있다. 탄소나노튜브(CNT)나 그래핀과 같은 탄소 동소체 및 금속은 전도성과 광열효과는 있지만, 열전효과가 거의 없어 자가 구동형 광센서로의 응용 연구에 제한적이었다.Semiconductive or conductive materials, such as conductive polymers, can detect changes in external environment due to color changes or conductivity changes due to light, heat, acid, or wind and rain. Particularly, the photothermographic effect of a conductive polymer refers to a phenomenon in which, when heat is generated by absorbing near-infrared rays, heat is generated in the same device as the heat. Carbon isotopes such as carbon nanotubes (CNTs) and graphene, and metals have both conductive and photothermal effects, but have limited thermoelectric effects, limiting their application to self-driven optical sensors.
전도성 고분자의 광열효과는 빛을 흡광하여 열을 발생하는 현상을 말하는 것으로, 오래 전부터 연구가 되어왔다. 최근에는 CNT를 통해 광열효과에 대한 기초 연구 및 응용 연구가 이어지고 있다. 하지만, 기존의 연구에서는 효과적인 광열효과를 얻기가 쉽지 않았고, 광열효과를 이용하기 위한 CNT 박막은 투과도가 떨어져서 센서 및 응용 연구에 제한적이었다.The photothermal effect of a conductive polymer is a phenomenon that absorbs light to generate heat, and has been studied for a long time. In recent years, basic research and application studies of photothermal effect have been continuing through CNT. However, it has not been easy to obtain effective photothermal effect in the existing studies, and the CNT thin film to utilize the photothermal effect is limited in the sensor and application research because the transmittance is low.
지금까지 빛을 흡수하여 광열효과에 의해 생성된 열을 초전 전기 생성으로 이용한 몇몇 사례가 있으나, 이는 대부분 초전소자와 흡광물질이 따로 합쳐진 형태로 구현되었다. 소자의 구조적인 측면과 제작공정의 간소화 및 간편함을 위해, 초전소자 자체에서 빛을 이용하여 열을 생성하고 이로 전기에너지를 생성하는 새로운 개념이 필요하다.Up to now, there have been some cases of absorbing light and using heat generated by photothermal effects as pyroelectricity generation, but most of them have been realized by combining superconducting elements and absorbers. In order to simplify and simplify the structural aspects of the device and the fabrication process, a new concept is needed to generate heat by using light in the superconducting device itself and thereby generate electric energy.
또한, 기존의 태양전지의 경우 태양 빛을 온전히 활용하지 못하는 문제로 인해 낮은 효율에 대한 해결이 필요했다. 일반적으로 태양전지는 가시광 영역의 흡수율이 높지만, 근적외선 영역 이후로는 대부분의 빛을 그냥 투과시키는 문제가 있다. 이렇게 버려지는 에너지를 활용하여 하이브리드 형태의 에너지소자를 구현함으로써, 전체적인 에너지 전환효율을 증가시킬 수 있는 새로운 형태의 시스템이 필요하다.In addition, in the case of conventional solar cells, it was necessary to solve low efficiency due to the problem of not fully utilizing the sunlight. Generally, a solar cell has a high absorption rate in a visible light region, but there is a problem that most of light is transmitted after the near-infrared region. A new type of system that can increase the overall energy conversion efficiency is needed by implementing the hybrid type energy device utilizing the waste energy.
상술한 바와 같이, 초전소자, 압전소자와 마찰전기소자는 에너지 양이 적다. 또한, 교류형태의 출력에너지를 직류형태의 에너지로 전환할 필요가 있다. 이러한 문제는 여전히 스마트 윈도우 소자와 효율적인 에너지 수확 및 저장 모듈을 위해 해결해야 할 과제로 남아있다.As described above, the superconducting element, the piezoelectric element and the triboelectric element have a small amount of energy. Further, it is necessary to convert the output energy of the AC type into the energy of the DC type. This problem remains a challenge for smart window devices and efficient energy harvesting and storage modules.
스마트 윈도우에 사용되는 정보 표시 장치로는 전기변색, 액정, 발광, 전기 변색 미러, 투명 e-paper 등이 가능하다. 이중 전기 변색 장치에 사용되는 물질에는 1) 구조색 변화를 이용한 광결정(Photonic crystal)이나 광패턴, 파티클, 캡슐을 이용한 소자와 2) 전기화학 기반의 유기물질, 금속 산화물, 전도성 고분자, 금속 미러 등이 있다. 전기화학 기반의 전기변색물질은 외부에서 인가된 전압에 의한 전기화학적 산화 및 환원 반응에 따른 다음과 같은 전하의 이동에 의해 가역적으로 색을 변화시킨다.Information display devices used in smart windows can be electrochromic, liquid crystal, luminescent, electrochromic mirror, and transparent e-paper. Materials used in the dual electrochromic devices include: 1) devices using photonic crystals or optical patterns, particles, and capsules using structural color changes; and 2) organic materials based on electrochemistry, metal oxides, conductive polymers, metal mirrors, etc. . The electrochemical based electrochromic material reversibly changes the color by the following charge transfer according to the electrochemical oxidation and reduction reaction by the externally applied voltage.
(전기변색물질) + (Anion-) ↔ (전기변색물질+·Anion-) + 전자- (Electrochromic material) + (Anion -) ↔ (electrochromic material + · Anion -) + e -
전기화학적 산화 및 환원반응에 의해 광특성을 가역적으로 변화할 수 있는 전기변색물질로는 텅스텐, 이리듐, 바나듐 등과 같은 금속 산화물, 비올로겐 등과 같은 단분자의 유기 염료, 폴리티오펜, 폴리아닐린 등과 같은 공액 고분자가 있으며, 나노구조 및 복합구조를 제어하여 기존 소재의 특성을 증대하는 연구가 진행되어 왔다. 투과율 조절이 가능한 다양한 가변색 소재 중에서도, 공액 고분자 기반의 전기변색 고분자는 내구성(>100,000 cycles)이 뛰어나고, 구동전압(<3 V)이 낮으며, 빠른 응답 속도(<3초)의 장점을 갖는다. 또한 용액 캐스팅(Solution casting)을 통한 용액 공정이 가능함에 따라, 다양한 기판과 대면적으로의 응용이 용이하다. 무엇보다 [투명전극/전기변색 고분자] 및 [전기변색 고분자/전해질] 계면의 전하 이동 조절을 통해, 추가적인 인가 전압 없이(voltage-off 상태) 착색 및 소색 상태를 오랜 시간 유지하는 무전원(zero-bias) 안정성을 구현할 수 있어, 에너지 절약형 스마트 윈도우로의 응용 가능성이 열려있다.Electrochromic materials that can reversibly change optical characteristics by electrochemical oxidation and reduction reactions include metal oxides such as tungsten, iridium, vanadium, and the like, organic molecules such as monomolecular organic dyes such as viols and the like, polythiophenes, There are conjugated polymers, and studies have been conducted to control the nanostructure and complex structure to increase the properties of existing materials. Among the various variable color materials capable of adjusting the transmittance, the electroconductive polymer based on a conjugated polymer has advantages of excellent durability (> 100,000 cycles), low driving voltage (<3 V) and fast response time (<3 seconds) . In addition, since the solution process can be performed by solution casting, application to various substrates and large area is easy. The zero-bias, which maintains the coloring and decoloring states for a long time without any additional applied voltage (voltage-off state) through control of the charge transfer at the interface of [transparent electrode / electrochromic polymer] and [electrochromic polymer / electrolyte] ) Stability, and it is possible to apply it to an energy-saving smart window.
전기변색소자는 낮은 작동 전압과 간단한 제조공정 및 경량성을 장점으로 하여, 차세대 디스플레이 소자로서의 응용연구가 이뤄지고 있다. 최근 투명 디스플레이 소자에서 전기변색소자층을 추가하고, 영상 구현시 전기변색소자에 전압을 인가하여 배경을 어둡게 함으로써, 가시성과 명암 조절 및 색조 구현을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 뿐만 아니라 투명하고 어두워지는 가역적 광특성을 창문에 적용하여 자외선 및 적외선 영역의 빛 투과도를 조절하고, 이를 통해 건물 내부의 효율적인 냉난방 에너지 관리가 가능한 연구도 진행되고 있다. 이러한 응용분야를 스마트 윈도우로 정의할 수 있는데, 효율적인 에너지 관리를 위해서는 외부 전원 없이 투광이나 차폐를 유지시킬 수 있는 전기변색창 등 저에너지 소모형 스마트 윈도우가 필요하다.Electrochromic devices have been studied for application as next generation display devices because of their low operating voltage, simple manufacturing process and light weight. Recently, studies have been made to improve visibility, contrast control, and color tone by adding an electrochromic device layer in a transparent display device and darkening the background by applying a voltage to the electrochromic device during image realization. In addition, researches are being conducted to control the light transmittance of ultraviolet and infrared regions by applying reversible optical characteristics, which are transparent and dark, to windows, thereby enabling effective cooling and heating energy management inside buildings. This application area can be defined as a smart window. In order to manage energy effectively, a low-energy small-type smart window such as an electrochromic window that can maintain the light emission or shielding without an external power source is needed.
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 반도성 혹은 전도성 물질 등에 의해 빛이나 열, 산, 혹은 비바람 환경을 감지하는 소자를 구현하고, 이를 스마트 윈도우 시스템에 결합하여 스스로 외부환경 변화를 감지할 수 있는 스마트 윈도우 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a device for detecting light, heat, acid, or wind and rain environment by using a semiconductive or conductive material, And to provide a smart window system capable of detecting changes in the external environment by itself in combination with the smart window system.
또한, 본 발명의 목적은 스마트 윈도우 시스템에 필요한 에너지원을 외부환경으로부터 수확하기 위해, 각각의 에너지 전환 과정이 상이한 에너지 수확기술을 복합적으로 적용하여 하이브리드 형태의 에너지 전환이 가능하고 전체 에너지 수확소자의 에너지 전환 효율을 향상시키는 에너지 하베스터를 스마트 윈도우 시스템에 결합함으로써, 스스로 구동이 되도는 자가 구동 스마트 윈도우 시스템을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide an energy harvesting apparatus capable of energy conversion in a hybrid mode by applying energy harvesting techniques different from each other in energy conversion processes to harvest an energy source necessary for a smart window system from an external environment, By combining the energy harvester, which improves energy conversion efficiency, into a smart window system, it provides a self-powered smart window system that is self-driven.
또한, 본 발명의 목적은 에너지 소모를 줄이도록 무전원에서 차폐/투광 유지가 가능한 전기변색소자 등을 구현하는 스마트 윈도우 시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a smart window system which realizes an electrochromic device capable of shielding / transmitting light in a non-power source so as to reduce energy consumption.
또한, 본 발명의 목적은 상술한 외부환경 감지소자; 외부환경으로부터 에너지를 수확하는 하베스터: 에너지 관리 저장 시스템 등에서 선택된 하나 이상의 소자, 그리고 전기변색소자나 액정 디스플레이, 발광 디스플레이 등과 같은 스마트 윈도우 및 디스플레이와 결합한 자가 구동 스마트 윈도우 시스템을 제공하는 것이다.Also, the object of the present invention is to provide an external environment sensing device, Driven smart window system combined with smart windows and displays such as electrochromic devices, liquid crystal displays, light emitting displays, etc., as well as one or more devices selected from Harvestor: energy management storage systems that harvest energy from external environments.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 하나 또는 복수의 에너지 수확소자를 구비하는 전력생산 클러스터; 전력생산 클러스터로부터 생산된 에너지를 변환하는 전력변환모듈; 전력생산 클러스터로부터 생산된 에너지를 직접 또는 전력변환모듈을 거쳐 저장하는 전력저장모듈; 전력저장모듈로부터 전원을 공급받고, 외부환경 변화를 감지하는 감지센서; 및 전력저장모듈 또는 에너지 수확소자로부터 전원을 공급받아 구동되는 출력 클러스터를 포함하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a power generation cluster comprising one or a plurality of energy harvesting elements; A power conversion module for converting energy produced from the power production cluster; A power storage module for storing the energy produced from the power generation cluster directly or via a power conversion module; A sensing sensor that receives power from the power storage module and senses a change in the external environment; And an output cluster driven by power from a power storage module or an energy harvesting element.
본 발명에서 에너지 수확소자는 광전에너지 수확소자, 산성에너지 수확소자, 수력에너지 수확소자, 열전에너지 수확소자, 초전에너지 수확소자, 압전에너지 수확소자, 마찰전기에너지 수확소자, 광열소자 중에서 선택되는 1종이거나 2종 이상으로 구성된 하이브리드 에너지 수확소자일 수 있다.In the present invention, the energy harvesting element includes one selected from a photoelectric energy harvesting element, an acidic energy harvesting element, a hydraulic energy harvesting element, a thermoelectric energy harvesting element, a pyroelectric energy harvesting element, a piezoelectric energy harvesting element, a frictional electric energy harvesting element, Or a hybrid energy harvesting device composed of two or more species.
본 발명에서 광전에너지 수확소자는 실리콘 박막 태양전지, 염료 감응형 태양전지, 유기박막 태양전지, 유무기 복합체 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the photoelectric energy harvesting device may be at least one selected from a silicon thin film solar cell, a dye-sensitized solar cell, an organic thin film solar cell, an organic-inorganic hybrid solar cell, and a perovskite solar cell.
본 발명에서 열전에너지 수확소자는 p형, n형 또는 혼합형으로 이루어진 유기소재 또는 무기소재를 이용한 열전에너지 수확소자일 수 있다.In the present invention, the thermoelectric energy harvesting device may be a thermoelectric energy harvesting device using an organic material made of p-type, n-type or mixed type or an inorganic material.
본 발명에서 초전에너지 수확소자는 분극된 고분자 소재 또는 세라믹 소재가 필름형으로 형성되는 초전막; 및 초전막의 양면에 형성되고, 전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 2종 이상의 혼합물로 형성되는 전극을 포함하며, 시간에 따른 열에너지의 변화에 의해 에너지 수확이 가능한 초전에너지 수확소자일 수 있다.In the present invention, the pyroelectric energy harvesting device comprises a polarized polymer material or a superconducting film in which a ceramic material is formed in a film shape; And an electrode formed on both surfaces of the superconducting film and formed of a conductive polymer, a metal, a metal oxide, or a mixture of two or more kinds, and can be energy-harvesting devices that can be energy-harvested by a change in thermal energy with time.
본 발명에서 압전에너지 수확소자는 분극된 고분자 소재 또는 세라믹 소재가 필름형으로 형성되는 초전소재층; 및 초전소재층의 양면에 형성되고, 전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 2종 이상의 혼합물로 형성되는 전극을 포함하며, 운동에너지에 의해 에너지 수확이 가능한 압전에너지 수확소자일 수 있다.In the present invention, the piezoelectric energy harvesting element includes a pyroelectric material layer in which a polarized polymer material or a ceramic material is formed in a film shape; And a piezoelectric energy harvesting device formed on both sides of the pyroelectric material layer and including an electrode formed of a conductive polymer, metal, metal oxide, or a mixture of two or more kinds, and capable of energy harvesting by kinetic energy.
본 발명에서 마찰전기에너지 수확소자는 필름 또는 직물형으로서 일함수가 다른 두 마찰접촉면을 갖는 마찰접촉소재층; 및 마찰접촉면과 반대편에 형성되고, 전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 2종 이상의 혼합물로 형성되는 전극을 포함할 수 있다.In the present invention, the triboelectric energy harvesting element is a film or a cloth type friction material layer having two frictional contact surfaces having different work functions; And an electrode formed on the opposite side of the friction contact surface and formed of a conductive polymer, a metal, a metal oxide, or a mixture of two or more.
본 발명에서 전력생산 클러스터는 광전에너지 수확소자, 열전에너지 수확소자 중 하나 이상으로 구성되는 제1에너지 수확소자; 광전에너지 수확소자, 열전에너지 수확소자, 광열/열전에너지 수확소자 중 하나 이상으로 구성되는 제2에너지 수확소자; 광열소자, 광열/초전에너지 수확소자, 압전에너지 수확소자, 마찰전기에너지 수확소자 중 하나 이상으로 구성되는 제3에너지 수확소자; 및 광전에너지 수확소자, 광열/초전에너지 수확소자, 압전에너지 수확소자, 마찰에너지 수확소자 중 하나 이상으로 구성되는 제4에너지 수확소자 중에서 적어도 2개 이상을 포함할 수 있다.In the present invention, the power generation cluster includes a first energy harvesting element composed of at least one of a photoelectric energy harvesting element and a thermoelectric energy harvesting element; A second energy harvesting element composed of at least one of a photoelectric energy harvesting element, a thermoelectric energy harvesting element, and a photothermal / thermoelectric energy harvesting element; A third energy harvesting element comprising at least one of a photothermal element, a photothermal / pyroelectric energy harvesting element, a piezoelectric energy harvesting element, and a triboelectric energy harvesting element; And a fourth energy harvesting element composed of at least one of a photoelectric energy harvesting element, a photo-thermal / pyroelectric energy harvesting element, a piezoelectric energy harvesting element, and a frictional energy harvesting element.
본 발명에서 전력변환모듈은 교류-교류 증폭기, 교류-직류 전환기(브릿지 다이오드), 정류기, 승압기 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In the present invention, the power conversion module may include at least one selected from an AC-AC amplifier, an AC-DC converter (bridge diode), a rectifier, and a booster.
본 발명에서 전력저장모듈은 커패시터, 배터리 등의 전력저장소자 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In the present invention, the power storage module may include at least one selected from power storage elements such as a capacitor, a battery, and the like.
본 발명에서 감지센서는 에너지 수확소자를 통해 생성된 전력에너지를 저장한 전력저장모듈을 통해 전원을 공급받아 동작하고, 조도 감지센서, 산성비 감지센서, 열 감지센서, 태양광 감지센서, 근적외선 감지센서, 바람 감지센서, 황사 감지센서, 안개 감지센서, 수분 감지센서, pH 감지센서 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In the present invention, the detection sensor is operated by receiving power through a power storage module storing the power energy generated through the energy harvesting element, and is operated by an illumination sensor, an acid rain sensor, a heat sensor, a solar sensor, , A wind detection sensor, a yellow dust detection sensor, a fog detection sensor, a moisture detection sensor, and a pH detection sensor.
본 발명에서 감지센서는 광전소자, 초전소자, 압전소자, 산/염기 센서, 화학센서, 광열소자, 열전소자, 마찰전기소자 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor may include at least one selected from a photoelectric device, a superconducting device, a piezoelectric device, an acid / base sensor, a chemical sensor, a photo-thermal device, a thermoelectric device, and a triboelectric device.
본 발명에서 감지센서는 전도성 화합물을 이용한 필름을 통해 외부환경의 pH나 열을 감지할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor can sense pH or heat of the external environment through a film using a conductive compound.
본 발명에서 감지센서는 광열소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor can sense temperature and light energy through the photothermal element.
본 발명에서 감지센서는 광열효과를 기반으로 하는 초전소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor can sense temperature and light energy through the pyroelectric element based on the photothermal effect.
본 발명에서 감지센서는 광열효과를 기반으로 하는 열전소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor can sense temperature and light energy through a thermoelectric element based on a photo-thermal effect.
본 발명에서 감지센서는 압전소자를 통해 외부환경의 물리적 에너지를 감지할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor can sense the physical energy of the external environment through the piezoelectric element.
본 발명에서 감지센서는 광전소자를 통해 빛 에너지를 감지할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor can sense light energy through a photoelectric device.
본 발명에서 감지센서는 열전소자를 통해 외부 온도를 감지할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor can sense the external temperature through the thermoelectric element.
본 발명에서 감지센서는 마찰전기소자를 통해 압력을 감지할 수 있다.In the present invention, the sensing sensor can sense the pressure through the triboelectric element.
본 발명에서 출력 클러스터는 스마트 윈도우, 디스플레이, 통신소자, 스위치소자 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In the present invention, the output cluster may include at least one selected from a smart window, a display, a communication element, and a switch element.
본 발명에서 스마트 윈도우는 전기변색소자, 열차단 윈도우, 광차단 윈도우 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하고, 디스플레이는 전기변색소자, 전기변색거울, 액정 디스플레이, 광결정 소자, 양자 디스플레이, 전자종이(e-paper), 발광다이오드 디스플레이 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In the present invention, the smart window includes at least one selected from an electrochromic device, a heat shield window, and a light shielding window, and the display includes an electrochromic device, an electrochromic mirror, a liquid crystal display, a photonic crystal device, a quantum display, -paper), and a light emitting diode display.
본 발명에서 전기변색소자는 하기 구조를 갖는 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 이온성 전해질을 포함할 수 있다.In the present invention, the electrochromic device may include at least one ionic electrolyte selected from the compounds having the following structures.
본 발명에 따른 스마트 윈도우 시스템은 감지센서 및 출력 클러스터에 각각 연결되고, 감지센서의 감지신호를 기반으로 출력 클러스터의 구동을 제어하는 스위치모듈을 추가로 포함할 수 있다.The smart window system according to the present invention may further include a switch module connected to the sensing sensor and the output cluster, respectively, and controlling the driving of the output cluster based on the sensing signal of the sensing sensor.
본 발명에 따른 스마트 윈도우 시스템은 전력저장모듈과 연결되어 이로부터 전력을 공급받고, 스위치모듈과 연결되어 외부 신호에 따라 원하는 투과도로 변색이 가능하게 하며, 블루투스, 지그비(Zigbee), Z-웨이브(Z-wave) 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 무선 송수신부를 추가로 포함할 수 있다.The smart window system according to the present invention is connected to the power storage module and receives power from the power storage module. The smart window system is connected to the switch module to change color to a desired transmittance according to an external signal. The smart window system includes Bluetooth, Zigbee, Z- And a Z-wave. The wireless transceiver may further include a wireless transceiver.
본 발명에 따른 스마트 윈도우 시스템은 전력생산 클러스터, 전력변환모듈, 전력저장모듈, 출력 클러스터의 작동을 조절할 수 있는 자가 구동형 광센서를 추가로 포함할 수 있다.The smart window system according to the present invention may further include a self-driven optical sensor capable of controlling the operation of a power production cluster, a power conversion module, a power storage module, and an output cluster.
본 발명에서 전력생산 클러스터가 마찰전기에너지 수확소자 단일인 경우, 출력 클러스터가 전력변환모듈 및 전력저장모듈을 통하지 않고 바로 구동이 가능하다.In the present invention, when the power production cluster is a single triboelectric energy harvesting device, the output cluster can be driven directly without going through the power conversion module and the power storage module.
본 발명에 따르면, 빛이나 열, 압력, 마찰 등 외부환경 변화를 감지하고, 각각의 에너지 전환과정이 상이한 에너지 수확기술을 복합적으로 적용하여 이들 외부환경으로부터 에너지를 수확하며, 이를 외부광 차단/투광의 변환시에 사용하는 자가 감지-발전-광셔터의 기능이 포함된 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템을 제공한다.According to the present invention, it is possible to extract energy from these external environments by detecting changes in the external environment such as light, heat, pressure, friction, and applying various energy harvesting technologies with different energy conversion processes, A self-driven smart window system including a self-sensing-power-optical shutter function for use in the conversion of a light source.
구체적으로, 빛 에너지의 전체 범위를 감지하고 수확하며 근적외선 흡수가 가능한 전도성 화합물 필름을 초전소자의 전극으로 사용함과 동시에 광열효과 물질층으로 사용할 수 있고, 광전, 초전, 열전, 압전, 마찰전기 발생 박막 등에서 선택된 하나 이상의 에너지 하베스터를 조합하여 에너지 생성이 동시에 가능한 하이브리드 에너지 수확소자를 개발할 수 있으며, 하이브리드 에너지(빛, 열, 압력, 마찰 등) 수확소자에서 생성된 에너지를 저장할 수 있고, 이를 저전력 전기변색소자, 액정소자(LCD), 발광소자(LED, OLED, LEC 등) 등을 구동하기 위해 사용함으로써, 에너지 하베스팅 및 자가 구동 스마트 윈도우의 구현이 가능해진다.Specifically, a conductive compound film capable of sensing and harvesting the entire range of light energy and capable of absorbing near infrared rays can be used as an electrode of a pyroelectric element, and at the same time, it can be used as a layer of photothermal effect material. (Energy, light, heat, pressure, friction, etc.) can be stored in the hybrid energy harvesting device, and it is possible to store the energy generated by the hybrid energy harvesting device Devices, liquid crystal devices (LCD), light emitting devices (LED, OLED, LEC, etc.), energy hubbing and self-driving smart windows can be realized.
또한, 하베스팅 및 윈도우 클러스터가 단일 시스템으로 구성되기에, 이를 바로 자동차나 건물 외벽 등에 적용하여 별도의 에너지 소비 없이 외부 광 및 열을 자발적으로 조절함으로써, 에너지를 절약하고 쾌적한 환경을 제공할 수 있다. 이는 하이브리드 형태의 향상된 전력 에너지 생산소자, 이를 저장하는 모듈, 외부환경을 감지하는 센서 등과 같이, 자발적으로 구동이 가능한 스마트 윈도우 소재 및 소자들의 하이브리드를 통해 가능해진다.In addition, since the harvesting and window clusters are constituted by a single system, it can be applied directly to automobiles and building walls to spontaneously control external light and heat without any energy consumption, thus saving energy and providing a pleasant environment . This is made possible through the hybrid of smart window materials and devices that can be driven spontaneously, such as a hybrid electric power energy production device, a module for storing it, and a sensor for sensing the external environment.
도 1은 본 발명에 따른 자가 감지/구동형 스마트 윈도우 시스템 전체의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 20에 따른 하이브리드 에너지 수확소자의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 16 및 20으로 구성한 저전력 구동 전기변색소자 및 하이브리드 에너지 수확소자의 단일 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 22에 따른 스마트 윈도우 시스템 전체의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 16의 구조 2로 만든 저전압 구동 대면적 전기변색소자이다.
도 6은 저전압 구동 전기변색 소자의 착색 및 소색 상태에서의 무전원 안정성에 대한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 16에 따른 저전압 구동 전기변색소자의 반복성에 대한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예 16 및 21에 따른 자가 구동을 위한 전기변색 스마트 윈도우 시스템 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 26에 따른 pH 감지형 스마트 윈도우 시스템 모식도로서, LCD와 전기변색소자의 적층형 디스플레이를 사용한 경우이다.
도 10은 본 발명의 실시예 27에 따른 풍속 측정형 스마트 윈도우 시스템 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 18에 따른 마찰전기 수확소자를 이용한 자가 구동형 LCD 스마트 윈도우 시스템이다.
도 12는 본 발명의 자가 감지 발전을 이용한 스마트 윈도우 구동의 순서도이다.FIG. 1 is a block diagram showing the entire configuration of a self-sensing / driving smart window system according to the present invention.
2 is a configuration diagram of a hybrid energy harvesting device according to
3 is a single system configuration diagram of a low-power-driving electrochromic device and a hybrid energy harvesting device constructed in accordance with
4 is a schematic diagram of the entire smart window system according to the embodiment 22 of the present invention.
5 is a low-voltage driven large-area electrochromic device made in Structure 2 of Example 16 of the present invention.
6 is a graph showing the non-power-source stability in the coloring and decoloring states of the low voltage driving electrochromic device.
7 is a graph showing the repeatability of the low voltage driving electrochromic device according to the sixteenth embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram of an electrochromic smart window system for self-driving according to embodiments 16 and 21 of the present invention.
FIG. 9 is a schematic view of a pH-sensitive smart window system according to a twenty-sixth embodiment of the present invention, in which a stacked display of an LCD and an electrochromic device is used.
10 is a schematic diagram of a wind speed measurement type smart window system according to Embodiment 27 of the present invention.
11 is a self-driven LCD smart window system using a triboelectric element according to an eighteenth embodiment of the present invention.
12 is a flowchart of smart window driving using the self-sensing power generation of the present invention.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 스마트 윈도우 시스템은 각각의 외부 자극에 대해 바이어스 없이도 감지하는 것을 특징으로 하며, 또한 외부환경 에너지 전환과 생성방식의 메커니즘을 이해하고 각 단계에서 발생하는 에너지 손실을 최소화하면서, 손실될 수 있는 에너지는 다른 에너지 전환과정을 적용하여 회수하고 이를 다시 에너지 생산에 사용하는 것을 특징으로 한다. 이 시스템을 총칭하여 전력생산 클러스터라고 하고, 여기서 각각의 에너지 생산 방식은 빛 에너지, 운동에너지 또는 열에너지를 수확하는 소재 및 소자로 구성될 수 있다. 전력생산 클러스터에서 생성된 전력은 전력저장 클러스터에 저장되고, 저장된 에너지는 감지센서와 스마트 윈도우 및/또는 디스플레이 소자에 공급되는데, 감지센서에 의한 외부환경에 대한 감지신호를 기반으로 필요한 경우 자가적으로 스마트 윈도우 또는 디스플레이 소자가 구동될 수 있다.The smart window system according to the present invention is characterized in that it senses each external stimulus without bias, and it also understands the mechanism of external environment energy conversion and generation method and minimizes the energy loss occurring in each step, The energy is recovered by applying a different energy conversion process and then used again for energy production. These systems are collectively referred to as power generation clusters, where each energy production method can consist of materials and devices harvesting light energy, kinetic energy or heat energy. The power generated in the power generation cluster is stored in the power storage cluster, and the stored energy is supplied to the sensing sensor and the smart window and / or the display device, A smart window or a display element can be driven.
여기서, 전력생산 클러스터는 광전, 초전, 열전, 압전에너지 소자 및 복수의 수확소자를 연결한 하이브리드 형태의 에너지 생산소자로 구성될 수 있다. 광전소자의 경우, 반투명 실리콘 태양전지, 염료 감응형 태양전지, 유무기 복합체 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 중 하나 이상일 수 있다. 초전 및 압전소자의 경우, 전도성 고분자를 전극으로 하는 유기 박막형, ZnO계의 무기 박막형 소자 중 하나 이상일 수 있다. 열전소자의 경우, p형, n형 단일 연결 소자 또는 p, n형 복합형 열전소자 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.Here, the power generation cluster may be composed of a hybrid type energy producing device in which a photoelectric, pyroelectric, thermoelectric, piezoelectric energy device and a plurality of harvesting devices are connected. In the case of photoelectric devices, it may be at least one of a translucent silicon solar cell, a dye-sensitized solar cell, an organic-inorganic hybrid solar cell, and a perovskite solar cell. In the case of a superconducting and piezoelectric device, it may be one or more of an organic thin film type or a ZnO type inorganic thin film type device in which a conductive polymer is used as an electrode. In the case of a thermoelectric element, it may be composed of at least one of a p-type, n-type single connection element or a p-type and n-type hybrid type thermoelectric element.
그리고, 전력저장 클러스터는 교류신호를 직류신호로 바꾸기 위한 정류기를 포함할 수 있고, 전력생산 클러스터에서 생성된 에너지를 저장하기 위한 커패시터 또는 배터리 등으로 구성될 수 있다.The power storage cluster may include a rectifier for converting the AC signal into a DC signal, and may be constituted by a capacitor or a battery for storing the energy generated in the power generation cluster.
이와 같은 에너지 수확소자는 생성된 에너지를 외부환경 감지기능으로 사용할 수 있다. 광전, 초전, 광열의 경우, 빛 에너지의 변화를 감지할 수 있다. 압전소자는 외부의 비, 눈 등의 물리적 에너지를 감지할 수 있다. 마찰전기소자의 경우, 외부환경의 바람 등의 물리적 에너지를 통해 전력에너지를 생산함과 동시에 이를 감지할 수 있다. 열전소자의 경우, 단일로는 외부온도의 변화를 감지할 수 있고, 하이브리드 수확소자의 구성에서는 빛 에너지의 변화도 감지할 수 있다.Such an energy harvesting device can use the generated energy as an external environment sensing function. In the case of photoelectric, pyroelectric, and light heat, it is possible to detect changes in light energy. The piezoelectric element can sense external physical energy such as rain, snow, and the like. In the case of a triboelectric device, the electric energy can be produced and sensed through the physical energy such as the wind of the external environment. In the case of a thermoelectric element, a change in external temperature can be detected in a single unit, and a change in light energy can be detected in a configuration of a hybrid harvesting unit.
이와 같은 본 발명의 하이브리드 에너지 하베스팅을 통한 전력생산 클러스터는 바람직하게는 광전, 초전, 압전, 광열, 열전에너지 소자로 구성될 수 있다. 초전소자의 전도성 고분자 전극의 광열효과를 통해 열을 생성하고, 이 열을 통해 초전소자 및 열전소자를 구동할 수 있다.The cluster of power generation through the hybrid energy harvesting of the present invention may preferably be composed of photoelectric, pyroelectric, piezoelectric, light heat, and thermoelectric energy elements. The heat generated by the photovoltaic effect of the conductive polymer electrode of the superconducting element can drive the superconducting element and the thermoelectric element through the heat.
하나 이상의 에너지 하베스터를 조합하고, 이를 전기변색소자, 액정표시소자 및 발광소자 등에서 선택된 하나 이상의 소자를 결합하여, 자가 구동이 가능한 스마트 윈도우를 제공할 수 있다.It is possible to combine one or more energy harvesters and combine them with one or more elements selected from an electrochromic device, a liquid crystal display device, a light emitting device, or the like to provide a self-driving smart window.
본 발명의 하이브리드 에너지 수확소자는 근적외선 영역에서 흡광도를 가지고 광열효과가 있는 전도성 고분자 또는 금속산화물 필름이 전극으로 형성된 유기 또는 무기 초전소자로 구성될 수 있다.The hybrid energy harvesting element of the present invention may be constituted by an organic or inorganic superconducting element having a light absorbing effect in the near infrared region and a conductive polymer having a light heat effect or a metal oxide film formed as an electrode.
초전소재는 통상의 초전현상으로 알려진 물질을 말하는 것으로, 예컨대 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 폴리비닐리덴플루오라이드 트리플루오로에틸렌 공중합체 (poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene)), 이들의 중공합체와 같은 유기 초전소재, 또는 PbTiO3, LiNbO3 등의 무기 초전소재 중에서 어느 하나 이상으로 형성된 것일 수 있다. 전도성 고분자, 금속 또는 금속 산화물 필름이 전극으로 형성될 수 있다. 초전막은 초전소재를 용매(메틸에틸케톤 등)에 녹여 용액 캐스팅 방법, 멜팅 프로세스(Melting process) 방법, 증착 방법 등을 통해 다양한 기판 및 대면적으로 응용이 가능하다.The pyroelectric material refers to a substance known to be a normal pyroelectric phenomenon, and includes, for example, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-co-trifluoroethylene (hereinafter abbreviated as "polyvinylidene fluoride- Or an inorganic pyroelectric material such as PbTiO 3 , LiNbO 3 , or the like. A conductive polymer, metal or metal oxide film may be formed as an electrode. The pyroelectric film can be applied to various substrates and large areas through the solution casting method, the melting process, and the deposition method by dissolving the pyroelectric material in a solvent (methyl ethyl ketone, etc.).
본 발명의 초전소자는 상술한 형태와 재질을 갖는 초전소재에서 전극이 높은 전기적 도전성을 가져 직접적으로 전극으로 사용 가능함과 동시에, 근적외선 영역에서 흡광도를 갖는 전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 이들의 복합물이 포함된 필름으로 구성될 수 있다.In a pyroelectric material having the above-described shape and material, the electrode of the present invention has high electrical conductivity and can be directly used as an electrode, and a conductive polymer, a metal, a metal oxide, or a composite thereof having absorbance in the near- And may be comprised of an included film.
이와 같은 전극필름은 근적외선을 흡수(95% 이상의 차단율)하여 빛 에너지가 열에너지로 전환되어 열을 발생하는 전도성 고분자 또는 금속산화물의 광열특성을 이용한 것으로, 이러한 필름을 초전소자의 전극으로 사용할 경우 근적외선 조사시 열이 발생하여 초전소재의 온도를 변화시키고 이로 인해 전기에너지가 생성될 수 있다. 생성된 전기에너지는 광열효과를 발생하여 초전소자의 에너지 생성의 원인이 되는 전극을 통해 외부회로로 흐르게 된다. 근적외선 세기를 조절하면, 조사 후에도 필름의 손상이 없기 때문에, 초전현상 에너지 하베스터 및 센서에 반복하여 안정적으로 사용할 수 있는 장점을 갖는다.Such an electrode film uses the photothermal characteristic of a conductive polymer or a metal oxide which absorbs near infrared rays (a rate of cut off of 95% or more) and generates heat by converting light energy into thermal energy. When such a film is used as an electrode of a pyroelectric element, Heat may be generated to change the temperature of the pyrotechnic material, which may result in the generation of electrical energy. The generated electric energy generates a photothermal effect and flows to the external circuit through the electrode which causes energy generation of the superconducting element. By adjusting the near-infrared intensity, there is no damage to the film even after the irradiation. Therefore, it has an advantage that it can be repeatedly and stably used in the superconducting energy harvester and the sensor.
이러한 전극필름은 근적외선 영역에서 흡광도를 갖는 전도성 단량체의 중합체 또는 공중합체로 제조하거나, 금속산화물의 하이브리드로 제조한 것일 수 있다.Such an electrode film may be made of a polymer or copolymer of a conductive monomer having absorbance in the near infrared region, or may be made of a hybrid of a metal oxide.
본 발명에서 근적외선은 통상 800 내지 2500 nm의 파장 범위에 해당하는 것으로, 본 발명의 근적외선 영역에서 흡광도를 갖는 전도성 단량체들 역시 이 범위 내에서 흡광도를 가질 수 있다. 일 구체예에 따르면, 대략 808 nm 파장에서의 흡광도를 측정하면 300초까지 조사할 경우, 대략 25℃ 정도의 발열효과를 낼 수 있다.In the present invention, the near infrared rays generally correspond to a wavelength range of 800 to 2500 nm, and the conductive monomers having absorbance in the near infrared region of the present invention may also have absorbance within this range. According to one embodiment, measuring the absorbance at a wavelength of about 808 nm can produce a heating effect of about 25 DEG C when irradiated for up to 300 seconds.
본 발명은 또한 초전 전극 소재; 및 근적외선 광선을 조사하는 장치를 포함하는, 초전소자로 구성되는 하이브리드 시스템을 제공할 수 있다.The present invention also relates to a pyroelectric electrode material; And a device for irradiating a near-infrared light beam, can be provided.
본 발명의 초전소자는 전기적 도전성이 높은 고분자 필름을 전극으로 사용하여, 근적외선 조사시 생성된 열에 의한 초전 전기에너지가 외부 회로로 흐를 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 초전소자의 하부에 열전소자를 부착하여 하이브리드 형태의 에너지 생성이 가능하다. 초전 전기 생성을 위한 광선은 레이저 빔이거나 태양 빛일 수 있으며, 광선 조사는 바람직하게는 0.01 mJ/㎠ 내지 5000 J/㎠, 더욱 바람직하게는 10 mJ/㎠ 내지 500 J/㎠에서 실시하는 것이 좋다.The superconducting element of the present invention can be constituted so that the superconducting energy generated by the heat generated in the near infrared ray irradiation can flow to the external circuit by using the polymer film having high electrical conductivity as the electrode. In particular, a hybrid type energy generation is possible by attaching a thermoelectric element to the lower part of the superconducting element. The light beam for generation of super-electricity can be a laser beam or a sun light, and the light irradiation is preferably performed at 0.01 mJ / cm2 to 5000 J / cm2, more preferably 10 mJ / cm2 to 500 J / cm2.
따라서, 본 발명은 초전소자를 구성하는 전극에 근적외선 광선을 조사하여 초전소재의 초전현상을 유도하고 생성된 에너지를 전극을 통해 수확하는 방법 및 이를 광전과 열전소자와 함께 하이브리드 에너지 수확소자로 구성하는 시스템을 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention relates to a method of inducing a pyroelectric phenomenon of a pyroelectric material by irradiating near-infrared rays to electrodes constituting the pyroelectric device, harvesting the generated energy through the electrode, and a hybrid energy harvesting device together with the photoelectric and thermoelectric devices System can be provided.
본 발명은 또한 전도성 고분자, 금속산화물 또는 금속 유무기 복합체가 필름으로 형성된 전력생산 클러스터와 전력저장 클러스터 및 저전력 스마트 윈도우 소자의 작동을 조절할 수 있는 광열전 자가 구동형 무전원 광센서를 제공할 수 있다.The present invention can also provide a photovoltaic electron-powered non-powered optical sensor capable of controlling the operation of a power generation cluster and a power storage cluster and a low power smart window element in which a conductive polymer, metal oxide or metal-organic complex is formed into a film.
본 발명에서 광열전 소재는 광열효과와 열전효과가 높은 물질을 말하는 것으로, 예컨대 전도성 고분자, 금속산화물 및 금속 유무기 복합체 소재 중에서 어느 하나 또는 복합체로 형성된 것일 수 있다. 전도성 고분자, 금속산화물 또는 금속 유무기 복합체가 전극으로 형성될 수 있다.In the present invention, the photothermaterial is a material having a high photothermal effect and a thermoelectric effect, and may be formed of any one of conductive polymer, metal oxide, and metal-organic composite material or a complex thereof. A conductive polymer, a metal oxide, or a metal-organic complex may be formed as an electrode.
전도성 고분자, 금속산화물 또는 금속 유무기 복합체에 빛이 조사되었을 때, 빛 에너지가 광열효과에 의해서 열에너지로 변환되고, 그 열에너지가 열전에너지로 변환되면서, 전압과 전류가 생성될 수 있다. 반대로 빛이 조사되지 않을 때에는 전기에너지가 생성되지 않는다. 이 전기에너지의 신호를 통해, 빛이 조사되고 있을 때와 조사되고 있지 않을 때를 감지할 수 있고, 스위치를 통해 전력생산 클러스터와 전력저장 클러스터 및 저전력 스마트 윈도우소자의 작동을 조절할 수 있다.When light is irradiated on a conductive polymer, metal oxide or metal-organic complex, light energy is converted into heat energy by the photo-thermal effect, and the heat energy is converted into thermoelectric energy, so that voltage and current can be generated. Conversely, when light is not irradiated, no electric energy is generated. Through the signal of this electric energy, it can detect when light is being irradiated and when it is not irradiated, and can control the operation of power production cluster, power storage cluster and low power smart window device through switch.
본 발명에서 근적외선은 통상 700 내지 2500 nm의 파장 범위에 해당하는 것으로, 본 발명의 근적외선 영역에서 흡광도를 갖는 광열전 소재들 역시 이 범위 내에서 흡광도를 가질 수 있다. 일 구체예에 따르면, 두께 180 nm의 박막에 808 nm의 파장 및 0.2 W의 파워 및 0.1 ㎠의 면적에서의 광열도를 측정하면 10초까지 조사할 경우, 대략 50℃ 정도의 온도상승과 1 mV의 전압 및 0.1 mA의 전류 신호를 얻을 수 있다. 광열전소자를 위한 광선은 레이저 빔인 것이 좋으며, 광선 조사는 바람직하게는 1 pW/㎠ 내지 1 GW/㎠, 더욱 바람직하게는 0.1 mW/㎠ 내지 100 W/㎠에서 실시하는 것이 좋다.In the present invention, the near infrared rays generally correspond to the wavelength range of 700 to 2500 nm, and the photothermographic materials having the absorbance in the near infrared region of the present invention may also have absorbance within this range. According to one embodiment, when a thin film having a thickness of 180 nm is irradiated with a wavelength of 808 nm and a power of 0.2 W and an area of 0.1 cm 2, the temperature rise of about 50 ° C. and the increase of 1 mV And a current signal of 0.1 mA can be obtained. The light beam for the photothermographic element is preferably a laser beam, and the light irradiation is preferably performed at 1 pW / cm 2 to 1 GW / cm 2, more preferably 0.1 mW / cm 2 to 100 W / cm 2.
일 구체예에 따르면, 두께 180 nm의 박막에 태양광 시뮬레이터로 1 Sun(100 mW/㎠)의 빛을 소자의 반에 쪼이고 5 × 10 ㎠의 면적에서의 광열도를 측정하면 10초까지 조사할 경우, 대략 8℃ 정도의 온도 상승과 450 ㎶의 전압과 7 ㎂의 전류신호를 얻을 수 있다.According to one specific example, light of 1 Sun (100 mW / cm 2) is irradiated to a thin film having a thickness of 180 nm by a solar simulator in half of the device, and the light intensity is measured in an area of 5 × 10 cm 2, , A temperature rise of about 8 캜 and a voltage of 450 과 and a current signal of 7 를 can be obtained.
따라서, 본 발명은 광열전소자에 근적외선 광선 또는 태양 빛을 조사하여 광열전 효과를 통해 생성되는 전기에너지를 신호로 함으로써, 빛이 조사되고 있을 때와 조사되고 있지 않을 때를 감지하고, 이를 통해 온도를 센싱하거나 스위치를 통해 전력생산 클러스터와 전력저장 클러스터 및 저전력 전기변색소자의 작동을 조절할 수 있다.Therefore, the present invention detects the time when the light is irradiated and the time when the light is not irradiated by irradiating the optical thermoelectric element with near-infrared light or sun light and converting the electric energy generated through the light thermoelectric effect into a signal, Or to control the operation of power generation clusters, power storage clusters and low-power electrochromic devices via switches.
본 발명에서 축전기 소재는 축전 용량과 충방전 속도가 높은 물질을 말하는 것으로, 예컨대 전도성 고분자, 금속산화물 및 금속 유무기 복합체 소재 중에서 어느 하나 또는 복합체로 형성된 것일 수 있다. 전도성 고분자, 금속산화물 또는 금속 유무기 복합체가 전극으로 형성될 수 있다.In the present invention, a capacitor material is a material having a high capacitance and a charge / discharge speed, and may be formed of any one of conductive polymer, metal oxide, and metal-organic composite material or a complex thereof. A conductive polymer, a metal oxide, or a metal-organic complex may be formed as an electrode.
저장되는 전기에너지에 대해, 광센서로 감지되는 스위치를 이용하여 전압을 내보내거나 받아들이는 방향을 IC회로나 스위치 모듈을 통해서 결정할 수 있다. 빛을 받고 있는 조건에서는, 전도성 고분자, 금속산화물 또는 금속 유무기 복합체에 광전, 열전, 초전, 압전 또는 마찰전기에너지 수확소자 중 하나 또는 둘 이상의 복합 에너지 수확소자로 구성된 전력 생산 클러스터에서 생산된 전기에너지를 일정 전압 이상으로 저장할 수 있다. 또한 저장된 전기에너지는 전기변색소자의 작업전극에 양의 전압을 걸어 투명한 상태로 만들 때 작용할 수 있다. 빛을 받지 못하는 조건에서는, 전력생산 클러스터에서 생산된 전기에너지를 일정 전압 이상으로 저장할 수 있다. 또한 저장된 전기에너지는 전기변색소자의 작업전극에 음의 전압을 걸어 색을 띠는 상태로 만들 때 작용할 수 있다.For the stored electrical energy, the direction to receive or receive the voltage using the switch sensed by the optical sensor can be determined through the IC circuit or the switch module. In the light receiving condition, electric energy produced in a power production cluster composed of one or more composite energy harvesting elements of a conductive polymer, a metal oxide or a metal-organic complex is photovoltaic, thermoelectric, pyroelectric, piezoelectric or triboelectric energy harvesting element Can be stored at a predetermined voltage or higher. The stored electrical energy can also act to make the working electrode of the electrochromic device transparent by applying a positive voltage. Under the condition that the light is not received, the electric energy produced in the power production cluster can be stored over a certain voltage. The stored electrical energy can also act when the negative voltage is applied to the working electrode of the electrochromic device to turn it into a colored state.
축전기 소자의 용량은 바람직하게는 0.1 mF 내지 1 TF, 더욱 바람직하게는 0.1 F 내지 5000 F인 것이 좋다.The capacitance of the capacitor element is preferably 0.1 mF to 1 TF, more preferably 0.1 F to 5000 F.
본 발명은 하이브리드 에너지 수확소자 중, 일함수가 다른 두 마찰 접촉면을 갖는 마찰접촉필름; 및 반대편에 형성된 전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 2종 이상의 혼합물로 구성된 전극을 포함하는 마찰전기에너지 수확소자를 제공할 수 있다.The present invention relates to a friction contact film having two frictional contact surfaces different in work function among hybrid energy harvesting devices; And an electrode composed of a conductive polymer, a metal, a metal oxide, or a mixture of two or more materials formed on the opposite side.
본 발명에서 마찰접촉필름은 통상의 합성 고분자 또는 천연 고분자를 말하는 것으로, 전기적으로 연결되지 않는 절연체를 말한다. 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 면(cotton), 모직(wool), 폴리스타이렌(Polystyrene) 등으로 구성될 수 있다.In the present invention, the friction contact film refers to a conventional synthetic polymer or a natural polymer, and refers to an insulator which is not electrically connected. For example, it is possible to use a polymer such as polyethylene terephthalate, polyimide, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene, cotton, wool, polystyrene and the like Lt; / RTI >
본 발명에서 마찰전기에너지 수확소자는 상술한 형태와 재질을 갖는 마찰접촉소재의 반대편에, 높은 전기적 도전성을 가져 생성 전하를 이동시킬 수 있는 전극이 형성될 수 있다.In the present invention, the triboelectric energy harvesting element can be formed on the opposite side of the frictional contact material having the above-described shape and material, with an electrode capable of moving the generated charge due to its high electrical conductivity.
본 발명에서 마찰접촉소재의 마찰면에는 마이크로-나노 구조 형성, 고 전압 주입, 일함수가 크게 다른 물질과의 접촉, 문지름 등의 통상적인 방법을 사용함으로써, 마찰전기에너지 수확소자로 사용하려는 두 마찰면에 서로 다른 전하를 분포시킬 수 있다. 일 구체예에 따르면, 20 kV의 (+) 고전압을 폴리에틸렌테레프탈레이트에 5분간 가하였을 경우, 정전 전압계(Electrostatic Voltmeter)를 사용하여 확인했을 때, 2.1 kV의 전하가 마찰면에 형성된 것을 확인할 수 있다.In the present invention, the friction surfaces of the friction contact material are subjected to two friction rubbers to be used as triboelectric energy harvesting devices by using conventional methods such as micro-nano structure formation, high voltage injection, contact with materials having largely different work functions, Different charges can be distributed on the surface. According to one specific example, when a high positive voltage of 20 kV is applied to polyethylene terephthalate for 5 minutes, it is confirmed that an electric charge of 2.1 kV is formed on the friction surface when it is confirmed by using an electrostatic voltmeter .
본 발명에서 마찰전기 발전기는 약 0.01 N 내지 5000 N의 외력과 0.1 Hz 내지 1000 Hz 범위의 다양한 외력에 대하여 일정하게 발전효율이 발생할 수 있다. 일 구체예에 따르면, 대략 25 N, 5 Hz의 외력에 대하여, 42 ㎠의 면적을 가지는 마찰전기 발전기가 1회의 외력에 의해 108.4 mW의 전력을 발생할 수 있다.In the present invention, the triboelectric generator can generate power generation efficiency constantly for an external force of about 0.01 N to 5000 N and various external forces ranging from 0.1 Hz to 1000 Hz. According to one embodiment, for an external force of approximately 25 N, 5 Hz, a triboelectric generator having an area of 42 cm 2 can generate 108.4 mW of power by one external force.
따라서, 본 발명은 마찰전기에너지 수확소자에 외력을 가하여, 생성된 에너지를 전극을 통해 수확하는 방법 및 이를 이용하는 방법을 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a method of applying an external force to a triboelectric energy harvesting device, harvesting the generated energy through the electrode, and a method of using the same.
본 발명은 전력생산 클러스터의 에너지를 저장한 후, 저전압의 인가전압을 통해 손쉽게 가시광선(400 내지 800 nm) 및 근적외선 영역(800 내지 2500 nm)의 흡광도(95% 이상의 차단율)를 조절할 수 있는 전기변색 고분자 박막을 기반한 저전압 자가 구동 전기변색 소자를 제공할 수 있다.The present invention relates to an electric power generation system capable of easily controlling the absorbance of a visible ray (400 to 800 nm) and a near infrared ray region (800 to 2500 nm) (a rate of interruption of 95% or more) It is possible to provide a low-voltage self-driving electrochromic device based on a discoloring polymer thin film.
도 1은 본 발명에 따른 자가 감지/구동형 스마트 윈도우 시스템 전체의 구성을 보여주는 구성도로서, 본 발명의 시스템은 크게 구분하여 전력생산 클러스터(110), 전력변환/저장 및 감지 클러스터(120), 출력 클러스터(130)로 구성될 수 있다.FIG. 1 is a block diagram illustrating the entire configuration of a smart window system according to an embodiment of the present invention. The system of FIG. 1 includes a
전력생산 클러스터(110)는 자가발전 클러스터로서, 하나의 에너지 수확소자로 구성되거나, 둘 이상의 하이브리드형 에너지 수확소자로 구성될 수 있다. 구체적으로, 에너지 수확소자는 광전에너지 수확소자, 산성에너지 수확소자, 수력에너지 수확소자, 열전에너지 수확소자, 초전에너지 수확소자, 압전에너지 수확소자, 마찰전기에너지 수확소자, 광열소자 중에서 선택되는 1종이거나 2종 이상으로 구성된 하이브리드 에너지 수확소자일 수 있다.The
또한, 전력생산 클러스터(110)는 복수의 에너지 수확소자들로 구성될 수 있는데, 예를 들어 제1에너지 수확소자(111), 제2에너지 수확소자(112), 제3에너지 수확소자(113), 제4에너지 수확소자(114) 등으로 구성될 수 있다. 제1에너지 수확소자(111)는 광전에너지 수확소자, 열전에너지 수확소자 중 하나 이상일 수 있다. 제2에너지 수확소자(112)는 광전에너지 수확소자, 열전에너지 수확소자, 광열/열전에너지 수확소자 중 하나 이상일 수 있다. 제3에너지 수확소자(113)는 광열소자, 광열/초전에너지 수확소자, 압전에너지 수확소자, 마찰에너지 수확소자 중 하나 이상일 수 있다. 제4에너지 수확소자(114)는 광전에너지 수확소자, 광열/초전에너지 수확소자, 압전에너지 수확소자, 마찰에너지 수확소자 중 하나 이상일 수 있다.Also, the
전력변환/저장 및 감지 클러스터(120)는 전력저장모듈(121), 감지센서(122), 스위치모듈(123), 전력변환모듈(124) 등으로 구성될 수 있다.The power conversion / storage and
전력저장모듈(121)은 복수의 에너지 수확소자(111 내지 114)와 직접적으로 연결되거나 전력변화모듈(124)을 통해 간접적으로 연결됨으로써 전력생산 클러스터(110)에서 생산된 전력을 저장할 수 있고, 감지센서(122)와도 연결되어 감시제선(122)에 전원을 공급할 수 있다. 전력저장모듈(121)은 커패시터, 배터리 등으로 구성될 수 있다.The
감지센서(122)는 에너지 수확소자를 통해 생성된 전력에너지를 저장한 전력저장모듈(121)과 연결되어 이로부터 전원을 공급받아 동작할 수 있고, 스위치모듈(123)과 연결될 수 있다. 감지센서(122)로는 조도 감지센서, 산성비 감지센서, 열 감지센서, 태양광 감지센서, 근적외선 감지센서, 바람 감지센서, 황사 감지센서, 안개 감지센서, 수분 감지센서, pH 감지센서 등을 1종 이상 사용할 수 있다. 또한, 감지센서(122)는 광전소자, 초전소자, 압전소자, 산/염기 센서, 화학센서, 광열소자, 열전소자, 마찰전기소자 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 감지센서(122)는 전도성 화합물을 이용한 필름을 통해 외부환경의 pH나 열을 감지할 수 있고, 광열소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지할 수 있으며, 광열효과를 기반으로 하는 초전소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지할 수 있고, 광열효과를 기반으로 하는 열전소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지할 수 있으며, 압전소자를 통해 외부환경의 물리적 에너지를 감지할 수 있고, 광전소자를 통해 빛 에너지를 감지할 수 있으며, 열전소자를 통해 외부 온도를 감지할 수 있고, 마찰전기소자를 통해 압력을 감지할 수 있다.The
스위치모듈(123)은 감지센서(122) 및 출력 클러스터(130)에 각각 연결될 수 있고, 감지센서(122)의 감지신호를 기반으로 출력 클러스터(130)의 구동을 제어할 수 있다. 스위치모듈(123)은 IC회로, 스위치, 마이크로 스위치, 스위칭 트랜지스터 등을 1종 이상 포함할 수 있다.The
전력변환모듈(124)은 적어도 하나의 에너지 수확소자(113, 114)와 연결되어 이로부터 생산된 전력을 변환할 수 있고, 전력저장모듈(121)과 연결되어 변환된 전력을 전력저장모듈(121)에 저장할 수 있다. 전력변환모듈(124)은 교류-교류 증폭기, 교류-직류 전환기(브릿지 다이오드), 정류기, 승압기 등을 1종 이상 포함할 수 있다.The
무선 송수신부(125)는 전력저장모듈(121)과 연결되어 이로부터 전력을 공급받고, 스위치모듈(123)과 연결되어 외부 신호에 따라 원하는 투과도로 변색이 가능하게끔 한다. 무선 송수신기(125)는 블루투스, 지그비(Zigbee), Z-웨이브(Z-wave) 등을 1종 이상 포함할 수 있다.The wireless transmission /
출력 클러스터(130)는 스마트 윈도우(131), 디스플레이(132), 통신소자, 스위치소자 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 스마트 윈도우(131)는 유기 공액 고분자 또는 무기물 산화물을 변색층으로 하는 전기변색소자, 열차단 윈도우, 광차단 윈도우 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 디스플레이(132)는 전기변색소자, 전기변색거울, 액정 디스플레이(LCD), 광결정 소자, 양자 디스플레이, 전자종이(e-paper), 발광다이오드 디스플레이(LED, OLED) 중 하나이거나 둘 이상의 적층형 디스플레이일 수 있다. 출력 클러스터(130)는 스위치모듈(123)과 연결될 수 있고, 감지센서(122)의 감지신호를 기반으로 스위치모듈(123)을 통해 그 구동이 제어될 수 있다. 출력 클러스터(130)는 전력저장모듈(121)로부터 감지센서(122)와 스위치모듈(123)을 통해 전원을 공급받을 수 있고, 또한 에너지 수확소자(113, 114) 또는 전력변환모듈(124)로부터 직접 전원을 공급받을 수 있다.The
또한, 도 1의 시스템은 회로에 전력저손실을 통해 저젼력으로 구동 가능하다. 또한, 전극을 공유할 수 있고, 하베스터와 디스플레이를 통합할 수 있다.In addition, the system of Figure 1 is capable of driving a circuit with low power through a low power loss. In addition, the electrodes can be shared, and the display can be integrated with the harvester.
도 2는 본 발명의 실시예 20에 따른 하이브리드 에너지 수확소자의 구성도로서, 이 에너지 수확소자는 광전소자(210), 광열물질 및 초전소자 전극(220), 초전물질층(230), 광열물질 및 초전소자 전극(240), 열전소자(250), 전압부(260)로 구성될 수 있다.2 is a configuration diagram of a hybrid energy harvesting device according to
도 3은 본 발명의 실시예 16 및 20으로 구성한 저전력 구동 전기변색소자 및 하이브리드 에너지 수확소자의 단일 시스템 구성도이다.3 is a single system configuration diagram of a low-power-driving electrochromic device and a hybrid energy harvesting device constructed in accordance with
도 4는 본 발명의 실시예 22에 따른 스마트 윈도우 시스템 전체의 모식도로서, 이 시스템은 전력생산 클러스터로서 하이브리드 에너지 수확소자, 전력저장모듈로서 커패시터 또는 배터리, 감지센서로서 광열전소자, 스위치모듈, 출력 클러스터로서 전기변색소자로 구성될 수 있다.FIG. 4 is a schematic diagram of an entire smart window system according to Embodiment 22 of the present invention, which includes a hybrid energy harvesting element as a power production cluster, a capacitor or a battery as a power storage module, a phototransistor as a sensing sensor, And may be composed of an electrochromic device as a cluster.
도 5는 본 발명의 실시예 16의 구조 2로 만든 저전압 구동 대면적 전기변색소자로서, 해당 소자의 전기변색을 통한 빛 에너지 투과를 조절하여 내부 온도 조절이 가능하다. 예시된 바와 같이, 광차단율과 온도 등과 같은 정보를 표시할 수 있다. 정보는 블루투스 통신 등으로 표시할 수 있고, 패턴화를 통해 표시할 수 있다.FIG. 5 is a low-voltage-driven large-area electrochromic device made in Structure 2 of Example 16 of the present invention. The internal temperature can be controlled by controlling the light energy transmission through the electrochromic device of the device. As illustrated, information such as light blocking rate and temperature can be displayed. The information can be displayed by Bluetooth communication or the like, and can be displayed through patterning.
도 6은 저전압 구동 전기변색 소자의 착색 및 소색 상태에서의 무전원 안정성에 대한 그래프로서, 단량체의 구조, 전해질 및 상대전극의 조절을 통해 저전압 구동 및 무전원에서도 착색과 소색을 3시간 이상 유지하는 쌍안정성을 구현하였다.FIG. 6 is a graph of the non-power-source stability in the coloring and decoloring states of the low-voltage driving electrochromic device. The graph shows the stability of the monochromatic state in which the coloring and decoloring are maintained for three hours or more at low voltage driving and non- Respectively.
도 7은 본 발명의 실시예 16에 따른 저전압 구동 전기변색소자의 반복성에 대한 그래프로서, ±2.2 V 전압을 연속적으로 인가하여 약 7000회(착색과 소색을 한번씩 구동한 것을 1회로 한다) 이상의 반복성을 보였으며, 전체 투과율 차이의 약 10% 정도만 감소하였다.7 is a graph showing the repeatability of the low voltage driving electrochromic device according to the sixteenth embodiment of the present invention, in which a voltage of ± 2.2 V is continuously applied to perform repetition of about 7000 times (one cycle of coloring and decoloring is driven once) And only about 10% of the total transmittance difference was reduced.
도 8은 본 발명의 실시예 16 및 21에 따른 자가 구동을 위한 전기변색 스마트 윈도우 시스템 구성도로서, 이 시스템은 투명기판(310), 투명 도전막(320), 전해질(330), 전기변색 박막(340), 투명 도전막(350), 투명기판(360), 광센서(370), 전압부(380)(축전부에 저장된 에너지 사용), 축전부(390)(전기변색 박막으로부터 얻은 에너지 저장)로 구성될 수 있다. 전기 변색 박막(340)이 광열전현상을 통한 에너지 생산원이 되므로 전극을 공유하는 하베스터가 될 수 있다.8 is a configuration diagram of an electrochromic smart window system for self-driving according to embodiments 16 and 21 of the present invention. The system includes a
도 9는 본 발명의 실시예 26에 따른 pH 감지형 스마트 윈도우 시스템 모식도로서, LCD와 전기변색소자의 적층형 디스플레이를 사용한 경우이다. 이 시스템은 에너지 하베스터(410), 전도성 고분자 pH 센서(420), 변색소자 창(430), pH 표시 LCD(440), 전력저장 클러스터(450)로 구성될 수 있다.FIG. 9 is a schematic view of a pH-sensitive smart window system according to a twenty-sixth embodiment of the present invention, in which a stacked display of an LCD and an electrochromic device is used. The system may include an
도 10은 본 발명의 실시예 27에 따른 풍속 측정형 스마트 윈도우 시스템 모식도로서, 이 시스템은 마찰전기 풍속 감지센서(510), 전력생산 클러스터(520), 변색소자 창(530), 전력저장 클러스터(540)로 구성될 수 있다.10 is a schematic diagram of a smart window system for measuring the wind speed according to Embodiment 27 of the present invention. The system includes a triboelectric
도 11은 본 발명의 실시예 18에 따른 마찰전기 수확소자를 이용한 자가 구동형 LCD 스마트 윈도우 시스템으로, 이 시스템은 투명기판(610), 투명 도전막(620), LCD 패널(630), 투명 도전막(640), 투명기판(650), 마찰전기 수확소자(660), 전압부(670)(마찰전기 수확소자에서 생성된 에너지 사용)로 구성될 수 있다.11 is a self-driven LCD smart window system using a triboelectric element according to an eighteenth embodiment of the present invention. This system includes a
도 12는 본 발명의 자가 감지 발전을 이용한 스마트 윈도우 구동의 순서도로서, 먼저 자가 발전을 시작하고 이를 이용하여 전력을 충전한다. 다음, 필요시 전원을 감지센서 등에 공급하고, 필요 없을 경우 종료한다. 다음, 감지센서가 감지신호를 생성할 경우, 예를 들어 조도 감지신호가 기준 감지신호보다 크면 스마트 윈도우의 투과도를 감소시키고, 조도 감지신호가 기준 감지신호보다 작으면 스마트 윈도우의 투과도를 증가시킨다. 이후, 전원 공급 단계로 다시 진행하여 상술한 과정을 반복한다. 또한 외부 무선 신호를 통해 원하는 투과도를 바로 설정할 수도 있고, 저전력 구동을 통해 스마트 윈도우의 투과도를 증감시킬 수 있다.FIG. 12 is a flowchart of a smart window driving method using self-sensing power generation according to the present invention. First, self power generation is started and power is charged using the self power generation. Next, if necessary, supply power to the sensor or the like, and if not necessary, terminate. Next, when the sensing sensor generates a sensing signal, for example, if the illuminance sensing signal is greater than the reference sensing signal, it reduces the transmittance of the smart window, and if the illuminance sensing signal is less than the reference sensing signal, increases the transmittance of the smart window. Thereafter, the process goes back to the power supply step to repeat the above-described process. Also, the desired transmittance can be set directly through an external wireless signal, and the transmittance of the smart window can be increased or decreased through low power driving.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.
<실시예 1> 전도성 화합물을 이용한 필름 제작 및 외부환경의 pH 측정 소자 제작≪ Example 1 > Production of film using conductive compound and production of pH measuring element for external environment
용액코팅중합, 증기중합, 전기중합, 화학중합 등의 방법을 통해 중합시켜 전도성 고분자 필름을 제작하였다. 전기중합, 증기중합, 용액코팅중합, 입자 제조를 위한 에멀전 중합 등은 앞서 설명한 본 발명의 전도성 단량체들의 산화중합을 유도하는 것이며, 통상 사용되는 촉매(산, 산화제 등) 등을 이용한 중합방법은 헤테로고리화합물 뿐만 아니라 아닐린과 같은 단량체의 중합에서 사용되는 통상의 방법이다. 전도성 고분자 필름을 제조함에 있어서, 상술한 중합방법을 이용하여 직접 다양한 기재 위에 코팅 가능하고, 한편 용매에 녹는 전도성 고분자는 합성된 후에 스핀코팅을 이용하여 2차적으로 코팅하며, 에멀전 방법으로 합성된 전도성 고분자 입자의 경우에는 용매에 분산시킨 후 2차적으로 코팅하여 필름을 제조하였다. 원활한 전압이나 전류를 걸어주기 위해 기판의 양쪽 끝에 금속 전극을 코팅 또는 증착하거나 무기산화물을 코팅하였다. 전도성 고분자층은 외부로 노출되었고, 양쪽 전극 부분은 봉지재를 이용하여 외부와의 노출을 막았다. 2 × 1 ㎠ 면적의 소자에 180 nm의 전도성 고분자 박막에 0.10 V의 전압을 양단에 걸어주면, pH 1.0일 때 1.8 ㎂, pH 5.0 일 때 0.9 ㎂, pH 7.0 일 때 0.45 ㎂, pH 9.0 일 때 0.27 ㎂, pH 14.0 일 때 0.09 ㎂가 감지되었다.Polymerized through solution coating polymerization, vapor polymerization, electropolymerization, or chemical polymerization to prepare a conductive polymer film. Electropolymerization, vapor polymerization, solution coating polymerization, emulsion polymerization for particle production, etc., induces the oxidation polymerization of the conductive monomers of the present invention as described above. The polymerization method using a catalyst (acid, oxidizing agent, etc.) Is a conventional method used in the polymerization of monomers such as aniline as well as cyclic compounds. In the production of the conductive polymer film, it is possible to coat directly on various substrates using the polymerization method described above, while the conductive polymer dissolving in the solvent is secondly coated using spin coating, and the conductive polymer synthesized by the emulsion method In the case of polymer particles, they were dispersed in a solvent and then coated secondarily to prepare a film. Metal electrodes are coated or deposited on both ends of the substrate to coat smooth voltage or current, or inorganic oxide is coated. The conductive polymer layer was exposed to the outside, and both electrode portions were prevented from being exposed to the outside using an encapsulant. When a voltage of 0.10 V was applied to a 180 nm conductive polymer thin film on a 2 × 1 ㎠ area, it was 1.8 ㎂ at pH 1.0, 0.9 ㎂ at pH 5.0, 0.45 ㎂ at pH 7.0 and pH 9.0 0.07 ㎂ was detected at 0.27 ㎂, pH 14.0.
<실시예 2> 광열효과를 기반으로 하는 초전소자의 빛 에너지 및 온도 감지<Example 2> Light energy and temperature sensing of a pyroelectric device based on photothermal effect
전도성 고분자를 전극으로 하는 초전소자의 경우, 광열효과를 통한 열 생성 여부에 의해 에너지를 생성하므로, 빛 에너지의 유무에 즉각적으로 반응하여 이를 감지할 수 있다. 1 sunlight(AM 1.5)(100 mW/㎠)의 빛을 조사할 경우, 4 × 4 ㎠의 초전소자에서는 15 V 영역의 기전력을 형성하므로 이를 통해 광에너지를 감지할 수 있고, 생성된 기전력은 온도 차이에 비례하므로 온도 감지로도 사용할 수 있다.In the case of a superconducting device using an electroconductive polymer as an electrode, since energy is generated by heat generation through heat effect, it can be instantaneously reacted to presence or absence of light energy. When a light of 1 sunlight (AM 1.5) (100 mW / cm 2) is irradiated, the electromotive force of 15 V region is formed in the 4 × 4 ㎠ superconducting element, It is proportional to the difference and can be used as temperature sensing.
<실시예 3> 압전소자의 외부환경의 물리적 에너지 감지≪ Example 3 > Detection of physical energy of the external environment of a piezoelectric element
압전소자의 경우, 외부에서 가해지는 물리적 에너지를 통해 전기신호를 이용하여 외부환경에 대한 감지를 할 수 있다. 비, 우박 등의 낙하 운동 에너지는 압전소자에 충격을 가해 전기신호를 만들어 내고 이를 감지하여 스마트 윈도우 구동을 조절할 수 있다. PZT(Lead zirconate titanate) 소재를 사파이어 기판에 5 ㎛ 두께로 형성하고, 650℃에서 10분간 가열하여 강유전성을 증가시켰다. ITO를 증착하여 양쪽 전극을 형성하고 소자를 완성하였다. 1 × 1 ㎠ 면적의 소자를 형성하고 외부 자극에 노출시켰을 때, 20 ㎕ 물방울의 낙하 정도에 따라 10 내지 20 mV를 감지할 수 있었다.In the case of a piezoelectric device, it is possible to detect an external environment by using electric signals through physical energy externally applied. The falling kinetic energy of rain, hail, etc. can impact the piezoelectric element to generate an electric signal and sense it to control the smart window drive. A lead zirconate titanate (PZT) material was formed on a sapphire substrate to a thickness of 5 μm and heated at 650 ° C. for 10 minutes to increase ferroelectricity. ITO was deposited to form both electrodes to complete the device. When a device with an area of 1 × 1 ㎠ was formed and exposed to an external stimulus, 10 to 20 mV could be detected depending on the degree of drop of 20 ㎕ drops.
<실시예 4> 광전소자의 빛 에너지 감지Example 4 Detection of Light Energy of Photoelectric Device
광전소자의 경우, 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 광전현상에 기반한다. 빛 에너지에 의해 즉각적인 에너지 출력이 달라지므로, 이를 통해 빛 에너지 유무 및 빛 세기에 대한 감지가 가능하다. 빛 에너지 감지를 위해, N719 유기염료를 기반으로 염료 감응형 태양전지를 제작하였다. 투명전극기판(FTO 유리기판)에 이산화티타늄(TiO2) 페이스트를 도포하고 450℃에서 소성하여 이산화티타늄 박막을 제작하였다. 박막층에 유기염료 N719를 흡착시키고 0.4 × 0.4 ㎠ 크기로 활성소자 면적을 제작하였다. 외부광원의 세기가 50 mW/㎠인 경우에 0.3 V 정도의 감지 전압을 형성하였다. 37.5 V/W의 감도를 확인하였다.In the case of optoelectronic devices, it is based on photoelectric phenomena that convert light energy into electrical energy. As the energy output changes instantaneously by light energy, it can detect the presence or absence of light energy and light intensity. For the detection of light energy, a dye-sensitized solar cell was fabricated based on N719 organic dye. A titanium dioxide (TiO 2 ) paste was applied to a transparent electrode substrate (FTO glass substrate) and fired at 450 ° C. to prepare a titanium dioxide thin film. The organic dye N719 was adsorbed on the thin film layer and the area of the active device was 0.4 × 0.4 ㎠. A sensing voltage of about 0.3 V was formed when the intensity of the external light source was 50 mW / cm 2. The sensitivity of 37.5 V / W was confirmed.
<실시예 5> 열전소자의 외부온도 감지Example 5 Detection of the external temperature of a thermoelectric device
열전소자의 경우, 소자에 가해지는 양단의 온도 차이에 의해 구동된다. 단일 소자를 부착하는 경우 부착면과 노출면의 온도 차이를 통해 구동된다. 이를 통해 외부온도의 변화가 있을 경우 출력되는 전기신호가 달라지고 이를 통해 온도 변화를 감지할 수 있다. Bi2Te3계 p, n형 열전 재료를 72쌍으로 연결하여 소자를 제작하였다. 이를 통해 1℃ 온도 차이에서 1 V 기전력을 감지할 수 있다. 해당 소자를 통해 1 V/K의 감도를 구현하였다.In the case of a thermoelectric element, it is driven by the temperature difference between both ends applied to the element. When a single element is attached, it is driven through the temperature difference between the attachment surface and the exposed surface. In this way, when there is a change in the external temperature, the output electric signal is changed and the temperature change can be detected. Bi 2 Te 3 system p and n type thermoelectric materials were connected by 72 pairs to fabricate the device. This makes it possible to detect 1 V EMF at a temperature difference of 1 ° C. The device achieves a sensitivity of 1 V / K.
<실시예 6> 광열효과를 기반으로 한 열전소자의 빛 에너지 감지<Example 6> Detection of light energy of a thermoelectric element based on photothermal effect
열전소자의 경우, 초전소자와의 하이브리드 구성에서 빛 에너지를 감지할 수 있다. 초전소자의 전도성 고분자 광열효과에 의해 생성된 열은 연결된 열전소자로 전달된다. 빛 에너지의 유무 및 세기에 따라 초전소자에서 생성되는 열이 다르므로, 하이브리드 구성에서의 열전소자를 통해 빛 에너지를 감지할 수 있다. 50 mW 세기의 빛을 통해 초전소자에서 열전소자로 전달되는 열은 2℃ 정도의 온도 차이를 형성하고, 이를 통해 3 mV 정도의 기전력을 감지할 수 있다.In the case of a thermoelectric device, light energy can be detected in a hybrid configuration with a pyroelectric device. The heat generated by the conductive polymer light effect of the superconducting element is transferred to the connected thermoelectric element. Since the heat generated by the superconducting element differs depending on the presence or the intensity of the light energy, the light energy can be detected through the thermoelectric element in the hybrid configuration. The heat transmitted from the superconducting element to the thermoelectric element through the light of 50 mW intensity forms a temperature difference of about 2 ° C, and thereby, the electromotive force of about 3 mV can be detected.
<실시예 7> 압전소자의 외부 물리적 에너지(비, 우박, 바람) 감지Example 7 Detection of external physical energy (rain, hail, wind) of a piezoelectric element
압전소자의 경우, 광전소자와 하이브리드 구성을 통해서도 밀착형 구조라서 외부 물리적 자극에 대한 감지가 가능하다. 광전, 압전 하이브리드 시스템에서는 빛 에너지 및 외부 물리적 에너지 모두를 감지할 수 있다. PVDF 유기 박막을 기반으로 하여 100 ㎛ 두께를 형성하고, 양면에 금 전극을 100 nm 두께로 증착하였다. 이렇게 형성된 압전 박막 소자 위에 실시예 4의 광전소자를 부착하여 하이브리드 형태를 구성하였다. 광전소자 상단에 1 N의 힘을 가할 때, 압전소자에서 2 mV의 감지 전압을 측정하였다.In the case of piezoelectric elements, it is possible to detect the external physical stimulation because it is in a close contact structure even through the hybrid configuration with the photoelectric element. In photoelectric and piezoelectric hybrid systems, both light energy and external physical energy can be detected. Based on the PVDF organic thin film, a thickness of 100 탆 was formed, and a gold electrode was deposited on both sides to a thickness of 100 nm. The photoelectric device of Example 4 was attached to the thus formed piezoelectric thin film device to constitute a hybrid mode. When a force of 1 N was applied to the top of the photoelectric device, a sensing voltage of 2 mV was measured on the piezoelectric device.
<실시예 8> 무전원 압력센서로서의 응용<Example 8> Application as a non-power source pressure sensor
실시예 13의 폴리에틸렌테레프탈레이트 박막을 마찰소재로 사용하여 마찰전기에너지 수확소자를 7 × 7 ㎠ 크기로 제작하였다. 마찰전기에너지 수확소자를 이용할 경우 압력이 가해졌을 때에 전력이 생성되므로, 센서로서 응용 가능하였다. 마찰전기에너지 수확소자를 1/4 크기로 잘라내어 약 9 ㎠의 면적을 가지는 마찰전기에너지 수확소자를 이용하고, 출력부를 통해 생성되는 에너지를 전위계(Electrometer, Keitheley, 6514B)를 통해 개방전압을 측정하여 압력센서로 사용하였다. 약 8 μN의 힘을 가하였을 때에 약 0.01 V의 개방전압이 측정되어, 가해진 힘을 감지할 수 있다. 이 압력감지 시스템을 이용하여 7 mPa를 최소 압력으로써 감지 가능하였다.Using the polyethylene terephthalate thin film of Example 13 as a friction material, a triboelectric energy harvesting device was fabricated to a size of 7 x 7 cm 2. When a tractive electric energy harvesting device is used, power is generated when a pressure is applied, so that it can be applied as a sensor. The triboelectric energy harvesting device was cut into 1/4 size, and a triboelectric energy harvesting device having an area of about 9 cm 2 was used. The energy generated through the output portion was measured through an electrometer (Keitheley, 6514B) Pressure sensor. When a force of about 8 μN is applied, an open-circuit voltage of about 0.01 V is measured and the applied force can be detected. Using this pressure sensing system, 7 mPa was detected with minimum pressure.
<실시예 9> 염료 감응형 광전에너지 소자의 전력 에너지 생성<Example 9> Power energy generation of dye-sensitized photoelectric energy device
염료 감응형 광전에너지 소자는 단일 소자로서 전력 에너지를 생성한다. 염료 감응형 광전에너지 소자는 투명전극기판(FTO 유리기판), 이산화티타늄 박막층, 유기 염료, 전해질 및 투명 상대전극으로 구성된다. 빛의 자극을 통하여, 이산화티타늄 박막층에 흡착된 유기염료에서 전자가 생성되고 여기 상태(excitation state)로 이동하며, 생성된 전자는 이산화티타늄 박막층을 따라 상대전극으로 이동하고, 전해질을 통하여 다시 유기염료로 전달됨으로써 전력이 생성된다. 유기염료 N719를 이산화티타늄 박막층에 흡착하여 제작한 염료 감응형 광전에너지 소자의 경우, 100 mW/㎠ 광량조건, 16 ㎟ 작용면적 조건에서 5 내지 10%의 광전에너지 전환효율을 보인다. 5 mW 내지 10 mW/㎠의 전력에너지가 생성된다.The dye-sensitized photoelectric energy element produces power energy as a single element. The dye-sensitized photoelectric energy device is composed of a transparent electrode substrate (FTO glass substrate), a titanium dioxide thin film layer, an organic dye, an electrolyte and a transparent counter electrode. Through the stimulation of light, electrons are generated in the organic dye adsorbed on the titanium dioxide thin film layer and moved to an excitation state. The generated electrons move to the counter electrode along the titanium dioxide thin film layer, So that electric power is generated. In the dye - sensitized photoelectric device fabricated by adsorbing the organic dye N719 on the titanium dioxide thin film layer, the transmittance of 100 mW / And a photoelectric energy conversion efficiency of 5 to 10% under a light amount condition and a 16 mm 2 operating area condition. A power energy of 5 mW to 10 mW / cm < 2 > is generated.
<실시예 10> 유기 박막형 광전에너지 소자의 전력에너지 생성Example 10 Power energy generation of an organic thin film type photoelectric energy device
폴리3-헥실티오펜과 페닐C61부티릭산메틸에스터(P3HT/PCBM) 기반의 유기 박막형 광전에너지 소자는 단일 소자로서 광을 통하여 전력에너지를 생성한다. 유기 박막형 광전에너지 소자는 투명전극기판(ITO 유리기판), 광자흡수층(유기박막층), 전자전달층, 및 금속 상대전극으로 구성된다. 광자흡수층은 n-형 및 p-형 유기물 반도체 P3HT/PCBM의 혼합물로 구성되며, 두 반도체 유기물은 헤테로 접합(heterojunction)의 형태로 존재한다. 빛의 자극이 생기게 되면, 헤테로 접합에서 전자가 생성되어 여기 상태가 되고, 유기물층, 투명전극 및 상대전극으로 전자가 이동하면서 전력이 생성된다. 유기 박막형 광전에너지 소자의 경우, 100 mW/㎠ 광량조건, 9 ㎟ 작용면적 조건에서 5 내지 10%의 광전에너지 전환효율을 보인다.Organic thin film photovoltaic devices based on poly 3-hexylthiophene and phenyl C61 butyric acid methyl ester (P3HT / PCBM) generate power energy through light as a single device. The organic thin film type photoelectric energy device is composed of a transparent electrode substrate (ITO glass substrate), a photon absorption layer (organic thin film layer), an electron transport layer, and a metal counter electrode. The photon absorbing layer is composed of a mixture of n-type and p-type organic semiconductors P3HT / PCBM, and the two semiconductor organic materials exist in the form of a heterojunction. When a stimulus of light is generated, electrons are generated in the heterojunction to become an excited state, and electric power is generated as electrons move to the organic material layer, the transparent electrode, and the counter electrode. In the case of the organic thin film type photoelectric energy device, 100 mW / cm 2 And a photoelectric energy conversion efficiency of 5 to 10% under a light amount condition and a 9 mm 2 operating area condition.
<실시예 11> 초전에너지 소자의 전력에너지 생성Example 11: Power energy generation of a pyroelectric energy element
초전에너지 소자는 단일 소자로서 온도 변화에 대해 전력에너지를 생성한다. 빛의 조사 유무에 따른 조건에서 형성되는 온도 변화에 교류신호를 생성한다. PVDF 기반의 1 × 1 ㎠ 전도성 고분자 전극의 초전소자는 NIR 조사시 10 내지 200 mV 정도의 기전력을 형성한다.A superconducting energy element is a single element that generates power energy for a temperature change. An AC signal is generated at a temperature change which is formed under the condition depending on the presence or absence of light irradiation. The PVDF-based 1 × 1 ㎠ conductive polymer electrode of the superconducting element forms an electromotive force of about 10 to 200 mV in NIR irradiation.
<실시예 12> 열전에너지 소자의 전력에너지 생성Example 12: Power energy generation of thermoelectric energy element
열전에너지 소자는 단일 소자로서 빛 에너지에 의해 형성된 온도 구배에 의해 전력에너지를 생성한다. 냉각판을 하부에 부착하여 온도 차이를 증가시킬 수 있다. 4 × 4 ㎠ 크기의 Bi2Te3 계열 열전소자의 경우, 4 mm 소자 두께에서 1 내지 10℃의 온도 차이를 형성할 수 있고, 이 경우 1 내지 11 mV의 기전력을 형성한다.A thermoelectric element generates power energy by a temperature gradient formed by light energy as a single element. By attaching the cooling plate to the bottom, the temperature difference can be increased. 4 x 4 cm 2 of Bi 2 Te 3 In the case of a series thermoelectric device, a temperature difference of 1 to 10 占 폚 can be formed at a thickness of 4 mm, and in this case, an electromotive force of 1 to 11 mV is formed.
<실시예 13> 전도성 화합물을 마찰접촉소재에 형성Example 13: Formation of a conductive compound into a friction contact material
전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 2종 이상의 혼합물로 마찰접촉소재의 뒷면에 용액 코팅, 증기 증착, 전기 증착 등의 방법을 통해 중합시켜 필름을 제작할 수 있다. 구체적으로는, 전도성 고분자 폴리에틸렌디옥시티오펜을 용액공정을 통해 전극으로 사용하여 마찰전기에너지 수확소자를 제작하였다. 전도성 고분자는 마찰접촉소재의 뒷면에 산 또는 산화제를 이용한 단량체의 산화중합으로 형성할 수 있다. 마찰접촉소재인 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리이미드 박막을 7 × 7 ㎠ 면적으로 준비하고 전극을 형성하였다.A film may be prepared by polymerizing a conductive polymer, metal, metal oxide, or a mixture of two or more thereof through a method such as solution coating, vapor deposition, or electrodeposition on the back surface of the friction contact material. Specifically, a conductive polymeric polyethylene dioxythiophene was used as an electrode through a solution process to prepare a triboelectric energy harvesting device. The conductive polymer can be formed by oxidative polymerization of monomers using an acid or an oxidizing agent on the back surface of the friction contact material. A polyethylene terephthalate and a polyimide thin film as friction contact materials were prepared in an area of 7 × 7 cm 2 to form an electrode.
<실시예 14> 마찰접촉소재의 접촉면에 전하 생성Example 14: Charge generation at the contact surface of a friction contact material
마찰전기에너지 수확소자의 마찰접촉소재인 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 접촉면에 고전압 생성장치(High Voltage generator, NanoNC, HV30)를 이용하여 20 kV를 5분간 조사하여 마찰접촉소재의 접촉면에 2.1 kV의 전하를 형성하였다. 반대쪽 마찰접촉소재로 사용하는 폴리이미드(Polyimide)의 접촉면에 고전압 생성장치(High Voltage generator, NanoNC, (-)HV30)를 이용하여 -20 kV를 5분간 조사하여 마찰접촉소재의 접촉면에 -1.8 kV의 전하를 형성하였다. 전하의 형성을 확인하기 위하여 정전 전압계(Electrostatic Voltmeter, Trek, 542-2A)를 사용하였다.A high voltage generator (NanoNC, HV30) was applied to the contact surface of the polyethylene terephthalate, which is a friction contact material of the friction electric energy harvesting device, for 20 minutes at 20 kV for 5 minutes to form a charge of 2.1 kV on the contact surface of the friction contact material Respectively. The contact surface of the polyimide used as the opposite friction contact material was irradiated with -20 kV for 5 minutes using a high voltage generator (NanoNC, (-) HV30) to produce a contact force of -1.8 kV ≪ / RTI > An electrostatic voltmeter (Trek, 542-2A) was used to confirm the formation of charge.
<실시예 15> 폴리에틸렌디옥시티오펜 전도성 고분자를 이용한 자가 구동형 무전원 광센서 필름 제작Example 15 Production of self-driving type photovoltaic sensor film using polyethylene dioxythiophene conductive polymer
폴리에틸렌디옥시티오펜 전도성 고분자를 용액코팅중합, 증기중합, 전기중합, 화학중합 등의 방법을 통해 중합시켜 필름을 제작하였다. 전기중합, 증기중합, 용액코팅중합, 입자제조를 위한 에멀전 중합 등은 앞서 설명한 본 발명의 전도성 단량체들의 산화중합을 유도하는 것이며, 통상 사용되는 촉매(산, 산화제 등) 등을 이용한 중합방법은 헤테로고리화합물 뿐만 아니라 아닐린과 같은 단량체의 중합에서 사용되는 통상의 방법이다. 전도성 고분자 필름을 제조함에 있어서, 상술한 중합방법을 이용하여 직접 다양한 기재 위에 코팅 가능하고, 한편 용매에 녹는 전도성 고분자는 합성된 후에 스핀코팅을 이용하여 2차적으로 코팅하며, 에멀전 방법으로 합성된 전도성 고분자 입자의 경우에는 용매에 분산시킨 후 2차적으로 코팅하여 필름을 제조하였다. 원활한 전기에너지 신호 감지 및 스위칭을 위하여 필름의 양쪽에 금속 전극을 코팅 또는 증착하였다.Polyethylene dioxythiophene conductive polymer was polymerized through solution coating polymerization, vapor polymerization, electropolymerization, or chemical polymerization to produce a film. Electropolymerization, vapor polymerization, solution coating polymerization, emulsion polymerization for particle production, etc., induces the oxidation polymerization of the conductive monomers of the present invention as described above. The polymerization method using a catalyst (acid, oxidizing agent, etc.) Is a conventional method used in the polymerization of monomers such as aniline as well as cyclic compounds. In the production of the conductive polymer film, it is possible to coat directly on various substrates using the polymerization method described above, while the conductive polymer dissolving in the solvent is secondly coated using spin coating, and the conductive polymer synthesized by the emulsion method In the case of polymer particles, they were dispersed in a solvent and then coated secondarily to prepare a film. Metal electrodes were coated or deposited on both sides of the film for smooth electrical energy signal sensing and switching.
<실시예 16> 저전압 대면적 전기변색소자 제작Example 16 Fabrication of a Low Voltage Large Area Electrochromic Device
전기변색 고분자 박막은 용액코팅중합, 증기중합, 전기중합, 화학중합 등의 방법을 통해 제작 가능하며, 그 중에서도 대면적 제작이 가능한 용액코팅중합을 통해 7인치 이상의 소자를 제작하였다. 단량체의 구조, 전해질 및 상대전극의 조절을 통해 저전압 구동 및 무전원에서도 착색과 소색을 3시간 이상 유지하는 쌍안정성을 구현하였다(도 6 참조). 착색 및 소색 상태에서의 투과율 차이는 70% 이상이며, 착색시에는 가시광선 영역의 일부(450 내지 650nm)를 흡수하여 태양광의 차단에 효과적이다. 또한, 소색시에는 적외선 영역의 일부를 흡수하여 태양열의 일부를 차단하여 실내 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다. ±2.2 V 전압을 연속적으로 인가하여 약 7000회(착색과 소색을 한번씩 구동한 것을 1회로 한다) 이상의 반복성을 보였으며, 전체 투과율 차이의 약 10% 정도만 감소하였다(도 7 참조).Electrochromic polymer thin films can be prepared by solution coating polymerization, vapor polymerization, electro - polymerization, chemical polymerization, etc. By controlling the structure of the monomers, the electrolyte and the counter electrode, bistability was achieved in which the coloring and decoloring were maintained for at least 3 hours even at low voltage driving and in a non-power source (see FIG. 6). The difference in transmittance in the colored and decolored state is 70% or more, and when colored, it absorbs a part (450 to 650 nm) of the visible light region and is effective in shielding the sunlight. In addition, at the time of coloring, a part of the infrared region is absorbed, and a part of the solar heat is blocked, so that the indoor energy can be efficiently used. And a repetition rate of more than about 7000 times (driving one coloring and decoloring once) by applying a voltage of +2.2 V was continuously applied, and only about 10% of the total transmittance difference was reduced (see FIG.
표 1은 전기변색소자의 구성 및 특성을 나타낸 것이다.Table 1 shows the configuration and characteristics of the electrochromic device.
번호rescue
number
두께
(nm)pellicle
thickness
(nm)
(회)Repeatability
(time)
전압
(V)is it
Voltage
(V)
파장
(nm)Measure
wavelength
(nm)
투과율
차이(%)Visible light
Transmittance
Difference(%)
속도
(s)answer
speed
(s)
안정성
(시간)Non-power source
stability
(time)
구조1Ionic electrolyte
Structure 1
구조2Ionic electrolyte
Structure 2
구조3Ionic electrolyte
Structure 3
구조4Ionic electrolyte
Structure 4
구조5Ionic electrolyte
Structure 5
구조5
이산화 티타늄
450℃ 소결과정
통해 형성한
상대전극 사용Ionic electrolyte
Structure 5
Titanium dioxide
450 ℃ sintering process
Formed through
Use of counter electrode
구조6Ionic electrolyte
Structure 6
<실시예 17> 마찰전기에너지 수확소자 구성[Example 17] Construction of triboelectric energy harvesting device
마찰전기에너지 수확소자는 실시예 14를 이용하여 서로 다른 두 가지 전하가 마찰 접촉면에 형성되고, 뒷면에 전극이 제작된 두 가지 필름형 마찰 접촉면을 폴리이미드 테이프 및 스프링 등의 스페이서를 이용하여 외력이 발생한 이후에도 형태가 돌아올 수 있도록 제작하였다. 마찰전기에너지 수확소자에서 생성된 전력에너지는 교류 형태의 15 V/㎠ 기전력이 측정되었다. 이를 4 브릿지 다이오드 정류기(rectifier)를 통하여 직류 전기신호로 변환하고 1000 ㎌ 커패시터에 충전하였다.The frictional electric energy harvesting element uses the fourteenth embodiment, in which two different charges are formed on the frictional contact surface, and the two film frictional contact surfaces on which the electrodes are formed on the back surface are made of polyimide tape and spacers, After the occurrence, the shape was made to come back. The electric energy generated in the triboelectric energy harvesting device is 15 V / cm < 2 > The electromotive force was measured. It was converted into a DC electrical signal through a 4-bridge diode rectifier and charged to a 1000 ㎌ capacitor.
<실시예 18> 에너지 출력장치로서의 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 자가 구동[Example 18] Self-driving of a liquid crystal display (Liquid Crystal Display) as an energy output device
실시예 17의 마찰전기에너지 수확소자를 이용하여 커패시터 또는 배터리에 충전된 에너지는 액정표시장치를 통해 방전되어 자가 구동 가능하였다. 105 ㎠의 면적을 가지는 액정표시장치는 구동전압 3 V, 구동전류 0.5 mA로서, 30초 동안 구동되었으며, 이때 45 mJ의 수확된 에너지를 소모하였다.The energy charged in the capacitor or the battery using the triboelectric energy harvesting element of Example 17 was discharged through the liquid crystal display device and self-drivable. A liquid crystal display device having an area of 105 cm 2 was driven for 30 seconds at a driving voltage of 3 V and a driving current of 0.5 mA, consuming 45 mJ of harvested energy.
<실시예 19> 에너지 출력장치로서의 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)의 자가 구동≪ Example 19 > Self-driving of organic light emitting diode as energy output device
실시예 17의 마찰전기에너지 수확소자를 이용하여 커패시터 또는 배터리에 충전된 에너지는 유기발광다이오드를 통해 방전되어 자가 구동 가능하였다. 50 ㎠의 면적을 가지는 유기발광다이오드는 구동전압 3.2 V, 구동전류 30 mA로서, 30초 동안 2.8 J의 수확된 에너지를 소모하였다.The energy charged in the capacitor or the battery using the triboelectric energy harvesting element of Example 17 was discharged through the organic light emitting diode and self-drivable. The organic light emitting diode having an area of 50 cm 2 consumed 2.8 J of harvested energy for 30 seconds at a driving voltage of 3.2 V and a driving current of 30 mA.
<실시예 20> 하이브리드 소자 구성(전력생산 클러스터)≪ Example 20 > Hybrid device configuration (power production cluster)
하이브리드 에너지 수확소자는 실시예 1의 전도성 화합물을 전극이자 광열효과의 기재로 사용하는 초전소자를 기반으로 제작하였다. 각각의 전극 두께는 광열효과 및 초전소자의 효과적인 구동을 위해 조절하였다. 반복적인 용액코팅중합을 통해 두께 조절이 가능하였다. 100 nm 에서 300 nm 내외로 전극 두께를 형성하였다. 열전소자를 냉각판에 배치하고 그 위에 서멀 구리스를 사용하여 초전소자를 부착하였다. 광전소자의 경우 염료 감응형 태양전지를 유기염료 N719를 기반으로 하여 제작하였다. 초전소자 상단에 광전소자를 배치하고 전체 소자를 연결하고, 출력부 전선을 10 F 커패시터에 연결하였다.The hybrid energy harvesting device was fabricated on the basis of a superconducting device using the conductive compound of Example 1 as a base material for the electrode and photothermal effect. The respective electrode thicknesses were adjusted for the photo-thermal effect and the effective operation of the pyroelectric element. Thickness control was possible through repeated solution coating polymerization. And electrode thicknesses were formed from about 100 nm to about 300 nm. A thermoelectric element was placed on a cooling plate, and a pyroelectric element was attached thereon using a thermal grease. In the case of optoelectronic devices, a dye-sensitized solar cell was fabricated based on organic dye N719. A photoelectric device was placed on top of the pyroelectric device, all the devices were connected, and the output line was connected to a 10 F capacitor.
<실시예 21> 전도성 고분자를 이용한 축전기 소자 제작Example 21 Fabrication of Capacitor Device Using Conductive Polymer
전도성 고분자는 용액코팅중합, 증기중합, 전기중합, 화학중합 등의 방법을 통해 중합시켜 제작하였다. 전기중합, 증기중합, 용액코팅중합, 입자제조를 위한 에멀전 중합 등은 앞서 설명한 본 발명의 전도성 단량체들의 산화중합을 유도하는 것이며, 통상 사용되는 촉매(산, 산화제 등) 등을 이용한 중합방법은 헤테로고리화합물 뿐만 아니라 아닐린과 같은 단량체의 중합에서 사용되는 통상의 방법이다. 전도성 고분자를 제조함에 있어서, 상술한 중합방법을 이용하여 직접 다양한 기재 위에 코팅 가능하고, 한편 용매에 녹는 전도성 고분자는 합성된 후에 스핀코팅을 이용하여 2차적으로 박막 코팅하며, 에멀전 방법으로 합성된 전도성 고분자 입자의 경우에는 용매에 분산시킨 후 2차적으로 코팅하여 필름으로 제조하였다. 원활한 전기에너지 충전 및 방전을 위하여, 기판의 한쪽 면에 금속 전극을 코팅 또는 증착하거나 무기산화물을 코팅하였다. 두 개의 상이한 전극에 다양한 축전물질을 전도성 물질 위에 코팅하였고, 서로 마주보는 구조로 제조하였다. 두 전극을 분리하기 위해 중간층으로 전기가 통하지 않는 절연 다공성 물질층을 도입하였다. 2 × 3 ㎠ 면적의 소자에 축전 물질을 180 nm로 코팅했을 때, 0.8 V의 전압까지 충전 가능하고, 0.03 C을 축전하였다.The conductive polymer was prepared by polymerizing through solution coating polymerization, vapor polymerization, electropolymerization, and chemical polymerization. Electropolymerization, vapor polymerization, solution coating polymerization, emulsion polymerization for particle production, etc., induces the oxidation polymerization of the conductive monomers of the present invention as described above. The polymerization method using a catalyst (acid, oxidizing agent, etc.) Is a conventional method used in the polymerization of monomers such as aniline as well as cyclic compounds. In preparing the conductive polymer, it is possible to coat directly on various substrates using the above-mentioned polymerization method, while the conductive polymer dissolving in the solvent is secondly thin-coated using spin coating, and the conductive polymer synthesized by the emulsion method In the case of the polymer particles, the polymer particles were dispersed in a solvent and then coated to form a film. For smooth electrical energy charging and discharging, a metal electrode is coated or vapor deposited on one side of the substrate or coated with an inorganic oxide. Two different electrodes were coated with various storage materials on the conductive material and fabricated to face each other. In order to separate the two electrodes, a layer of insulative porous material which does not conduct electricity to the intermediate layer was introduced. When a capacitor of 2 × 3 ㎠ area was coated with a storage material at 180 nm, it could be charged to a voltage of 0.8 V and stored at 0.03 C.
<실시예 22> 전력저장 클러스터와 전기변색소자 연결Example 22: Power storage cluster and electrochromic device connection
실시예 20의 하이브리드 에너지 수확소자에서 생성된 전력에너지는 커패시터 또는 배터리에 충전되었다. 커패시터 또는 배터리에 충전된 에너지는 빛 에너지가 존재하는 경우 광열전 시그널에 의하여 전기변색소자를 통해 방전된다. 전기변색소자의 메모리 효과를 통해 소자의 색이 유지될 수 있으므로, 전력에너지는 꾸준히 소비되는 것이 아니라, 30분 간격으로 전압이 가해져 색을 유지한다. 빛이 없는 경우에는 광열전 시그널이 0에 수렴하므로, 이 경우 0인 시그널을 판단하는 IC회로를 포함하는 스위치가 작동하여 역 기전력을 전기변색소자에 가하게 된다. 역 기전력이 가해진 전기변색소자는 산화되고 투명한 상태를 유지하게 된다. 투명한 상태에서도 메모리 효과에 의해 그 상태를 유지하므로, 30분 간격으로 전력에너지를 전기변색소자에 가하게 된다.The power energy generated in the hybrid energy harvesting device of Example 20 was charged to a capacitor or a battery. The energy stored in the capacitor or the battery is discharged through the electrochromic device by the photothermographic signal when the light energy is present. Since the color effect of the electrochromic device can be maintained by the memory effect, the power energy is not consumed steadily, but the voltage is applied every 30 minutes to maintain the color. In the absence of light, the optical thermoelectric signal converges to zero. In this case, a switch including an IC circuit for determining a signal of 0 is operated to apply the counter electromotive force to the electrochromic device. The electrochromic device having the reverse electromotive force is oxidized and maintained in a transparent state. Since the state is maintained by the memory effect even in a transparent state, the electric energy is applied to the electrochromic device at intervals of 30 minutes.
<실시예 23> 에너지 하베스터를 통한 저전압 대면적 전기변색소자 자가 구동≪ Example 23 > Low-voltage large-area electrochromic device self-driven through energy harvester
용액공정을 통해 형성된 전도성 고분자 박막에 태양광을 조사하였을 때, 광열전 효과를 통해 얻을 수 있는 에너지는 약 17.3 mW/㎠로서, 태양광을 박막에 1시간 동안 조사하여 약 62.3 J의 에너지를 얻을 수 있다. 박막을 통해 수확된 에너지는 회로를 통해 축전기에 저장되고, 1시간 동안 저장된 에너지를 통해 3 × 4 ㎠ 크기의 전기변색소자를 약 1회 스위칭 할 수 있다. 하루 평균 일조시간은 4시간으로 단순히 산술적인 계산을 하면, 낮 동안 저장된 태양광 에너지를 통해 전기변색소자를 약 4회 구동할 수 있게 된다. 하루 평균 전기변색소자를 4회 구동한다고 가정한다면, 7000회 반복성 결과를 통해 약 4.7년의 자가 구동을 예상해 볼 수 있다. 에너지 하베스터와 저전압 구동소자는 도면과 같은 방법으로 제작될 수 있으며, 다음과 같은 소자를 통해 추가적인 인가전압 필요 없이 외부 태양광을 에너지원으로 하여 작동할 수 있는 자가 구동 전기변색 스마트 윈도우를 구현할 수 있다.When the conductive polymer thin film formed through the solution process is irradiated with sunlight, the energy obtained through the photothermographic effect is about 17.3 mW / cm 2, and the solar light is irradiated to the thin film for 1 hour to obtain an energy of about 62.3 J . The energy harvested through the thin film is stored in the capacitor through the circuit, and the electrochromic device of the size of 3 × 4 cm 2 can be switched about once through the stored energy for one hour. The average daylight hours per day is 4 hours, so that by simply performing the arithmetic calculation, the electrochromic device can be driven about four times through the stored solar energy for the daytime. Assuming that the average electrochromic device is driven four times a day, the self-driving of about 4.7 years can be expected through the result of 7000 times repetition. The energy harvester and the low voltage driving device can be manufactured by the same method as the drawing, and the self-driven electrochromic smart window which can operate with the external solar energy as the energy source can be realized without the need of additional applied voltage through the following devices .
<실시예 24> 자가 감지 구동형 무전원 스마트 윈도우 시스템<Example 24> Self-sensing drive type non-power smart window system
실시예 20의 광전, 초전, 열전 하이브리드 구성의 에너지 하베스팅 시스템은 외부의 빛 에너지 유무 및 세기를 감지하고 그에 맞춰 실시예 16의 구조 6 물질을 이용해서 제작된 전기변색 스마트 윈도우의 자가 구동을 조절한다. 빛 에너지가 감지되는 경우 전력에너지 생성과 동시에 저장을 진행하고, 생성된 에너지는 일부 저장되어 있는 에너지와 함께 전기변색소자의 투과도를 10% 이하로 낮추게 하는 전원을 공급한다. 빛 에너지가 감소하거나 사라지면, 광전, 초전, 열전 에너지 하베스팅 시스템에서 이를 즉시 감지하고 충전된 에너지를 통해 전기변색소자의 투과도를 70% 이상 높여서 투명한 윈도우로 돌아오게 한다.The energy harvesting system of the photoelectric, pyroelectric and thermoelectric hybrid configurations of Example 20 detects the presence and intensity of external light energy and adjusts the self drive of the electrochromic smart window manufactured using the structure 6 material of Example 16 do. When light energy is detected, the energy is generated and stored at the same time as the power energy is generated, and the generated energy supplies power to lower the transmittance of the electrochromic device to 10% or less along with some stored energy. When light energy decreases or disappears, the photoelectric, pyroelectric, or thermoelectric energy harvesting system senses it immediately and returns the transparent window through the charged energy by increasing the transmittance of the electrochromic device by more than 70%.
<실시예 25> 자가 감지 구동형 무전원 스마트 윈도우 시스템Example 25 Self-sensing drive type non-power smart window system
전력 생산 클러스터(실시예 9 내지 12, 20)에 의해 생성된 전력에너지는 연결된 전력저장 클러스터로 충전된다. 각기 다른 에너지 전환을 기반으로 외부의 다양한 에너지에 의해 전력이 저장된다. 저장된 에너지를 기반으로 센서가 구동된다. 조도센서가 외부 광 세기 60 mW/㎠ 이상에 해당하는 감지신호를 보내면, 스마트 윈도우 컨트롤러가 작동하고 창의 투과도가 10% 이하로 감소하게 된다.The power energies generated by the power production clusters (Examples 9-12, 20) are charged into the connected power storage clusters. Power is stored by various external energies based on different energy conversions. The sensor is driven based on the stored energy. When the illuminance sensor sends a detection signal corresponding to an external light intensity of more than 60 mW / cm 2, the smart window controller operates and the window transmission is reduced to less than 10%.
<실시예 26> pH 감지형 LCD 디스플레이 스마트 윈도우 시스템Example 26 pH-Sensitive LCD Display Smart Window System
실시예 1의 전도성 고분자 박막을 이용하여 외부환경의 pH를 측정한다. 전도성 고분자를 스마트 윈도우에 부착하고 전력저장 클러스터의 전력을 이용하여 양단에 0.2 V 전압을 걸어준다. 외부의 pH에 의해 전도성 고분자의 저항이 변화하므로, 양단에 형성되는 전류 값이 다르게 감지되고 표시된다. pH 4.5의 산성비에 노출될 경우, 2.4 ㎂가 감지된다. 감지된 전류를 기반으로 LCD 표시창 또는 스마트 윈도우에 pH 값으로 표시된다.The pH of the external environment is measured using the conductive polymer thin film of Example 1. A conductive polymer is attached to the smart window and a 0.2 V voltage is applied across the power storage cluster. Since the resistance of the conductive polymer changes due to the external pH, the current value formed at both ends is detected and displayed differently. When exposed to an acidic pH of 4.5, 2.4 ㎂ is detected. Based on the sensed current, it is displayed as a pH value on the LCD display or smart window.
<실시예 27> 풍속 측정형 LCD 디스플레이 스마트 윈도우 시스템<Example 27> Measurement of an air velocity type LCD display Smart window system
실시예 17의 마찰전기 발전소자를 스마트 윈도우에 부착한 후 외부 물리적 에너지를 측정한다. 2 × 2 ㎠의 마찰전기 발전소자의 경우, 풍속 1 m/s의 바람에 노출될 때, 이를 감지하고 10 V의 기전력을 생성한다. 생성된 기전력을 통해 풍속을 LCD 창 또는 스마트 윈도우에 표시한다.The triboelectric power plant of Example 17 is attached to a smart window and external physical energy is measured. In the case of a 2 × 2 ㎠ triboelectric plant, it senses this when exposed to a wind of 1 m / s wind speed and generates 10 V of electromotive force. Displays the wind speed in the LCD window or Smart window through the generated electromotive force.
<실시예 28> pH 감지형 전기변색 디스플레이 스마트 윈도우 시스템Example 28 pH-Sensitive Electrochromic Display Smart Window System
실시예 1의 전도성 고분자 박막을 이용하여 외부환경의 pH를 측정한다. 전도성 고분자를 스마트 윈도우에 부착하고 전력저장 클러스터의 전력을 이용하여 양단에 0.1 V 전압을 걸어준다. 외부의 pH에 의해 전도성 고분자의 저항이 변화하므로, 양단에 형성되는 전류 값이 다르게 감지되고 표시된다. pH 4.5의 산성비에 노출될 경우, 1.2 ㎂가 감지된다. 감지된 전류를 기반으로 전기변색 스마트 윈도우 디스플레이에 pH 값이 표시된다.The pH of the external environment is measured using the conductive polymer thin film of Example 1. Attach the conductive polymer to the smart window and apply a voltage of 0.1 V across the power storage cluster. Since the resistance of the conductive polymer changes due to the external pH, the current value formed at both ends is detected and displayed differently. When exposed to an acidic ratio of pH 4.5, 1.2 ㎂ is detected. The pH value is displayed on the electrochromic smart window display based on the sensed current.
<실시예 29> 풍속 측정형 전기변색 디스플레이 스마트 윈도우 시스템Example 29: Electrochromic display of a wind velocity measurement type Smart window system
실시예 17의 마찰전기 발전소자를 스마트 윈도우에 부착한 후 외부 물리적 에너지를 측정한다. 4 × 4 ㎠의 마찰전기 발전소자의 경우, 풍속 1 m/s의 바람에 노출될 때, 이를 감지하고 35 V의 기전력을 생성한다. 생성된 기전력을 통해 풍속을 전기변색 디스플레이 스마트 윈도우에 표시한다.The triboelectric power plant of Example 17 is attached to a smart window and external physical energy is measured. In the case of a 4 × 4 ㎠ triboelectric plant, it senses this when exposed to a wind of 1 m / s wind speed and generates 35 V of electromotive force. The generated electromotive force causes the wind speed to be displayed on the electrochromic display smart window.
<실시예 30> 전기변색 디스플레이 스마트 윈도우 시스템Example 30: Electrochromic display A smart window system
실시예 20의 광전, 초전, 열전 하이브리드 구성의 에너지 하베스팅 시스템은 외부의 빛 에너지 유무 및 세기를 감지하고 그에 맞춰 실시예 16의 구조 5 물질을 이용해서 제작된 전기변색 스마트 윈도우의 자가 구동을 조절한다. 외부 빛 에너지 감지는 하이브리드 에너지 하베스팅을 통해 형성된 전력을 저장하여 사용한다. 도 12와 같은 알고리즘으로 자가 감지 및 구동이 이루어지고, 구동을 위해서는 마이크로 스위치가 사용된다. 빛 에너지가 감소하거나 사라지면, 이를 즉시 감지하고 마이크로 스위치를 통해 충전된 에너지를 이용하여 전기변색소자의 투과도를 70% 이상 높여서 투명한 윈도우로 돌아오게 한다.The energy harvesting system of the photoelectric, pyroelectric and thermoelectric hybrid configurations of Example 20 detects the presence and intensity of external light energy and adjusts the self-drive of the electrochromic smart window manufactured using the structure 5 material of Example 16 do. External light energy sensing uses the energy generated through hybrid energy harvesting. Self-sensing and driving are performed by the algorithm shown in Fig. 12, and a micro switch is used for driving. When the light energy decreases or disappears, it senses it immediately and uses the energy charged through the microswitch to increase the transmittance of the electrochromic device by more than 70% to return to the transparent window.
<실시예 31> 무선 전기변색 디스플레이 스마트 윈도우 시스템Example 31: Wireless electrochromic display smart window system
도 1의 무선 송수신부(블루투스) 연결을 통해 전기 변색 소자를 구동하게 한다. 실시예 20의 광전, 초전, 열전 하이브리드 에너지 하베스팅을 통해 저장된 에너지를 기반으로 하고, 외부에서 무선 신호를 보내었을 때, 블루투스 무선 송수신부에서 이를 감지하고 전기 변색 소자를 구동한게 한다.And drives the electrochromic device through the wireless transmission / reception unit (Bluetooth) connection of FIG. The energy of the photoelectric, pyroelectric, and thermoelectric hybrid energy of Example 20 is based on stored energy, and when a wireless signal is transmitted from the outside, the Bluetooth wireless transceiver detects this and drives the electrochromic device.
<실시예 32>≪ Example 32 >
AgNO3(0.5 mmol), CuCl2(0.1 mmol) 테트라-n-부틸암모늄 브로마이드(2.5 mmol), 폴리(비닐 부티랄)(1.2 g, host 고분자)을 DMSO(11 g)에 녹인 용액을 윈도우 형태로 일정 간격을 갖는 투명전극 사이에 주입하였고, 일전극의 SAM(Self Assembled Monolayer) 처리를 통해 응답속도와 안정성을 높일 수 있다. 인가전압에 따라 투과도 70% 이상의 투명상태와 블랙 컬러를 구현하는 전기변색 스마트 윈도우를 제작하였고, 도 5의 그림과 같이 전기변색 스마트 윈도우 위로는 다양한 정보를 표시할 수 있다. 표시 정보는 블루투스 통신을 통해 윈도우로 전달될 수 있고, 태양전지 등과 같은 에너지 하베스터와 윈도우를 연결하여 자가 구동이 가능하다.A solution of AgNO 3 (0.5 mmol), CuCl 2 (0.1 mmol) tetra-n-butylammonium bromide (2.5 mmol) and poly (vinyl butyral) (1.2 g, host polymer) in DMSO (11 g) And self-assembled monolayer (SAM) treatment of one electrode can improve the response speed and stability. According to the applied voltage, an electrochromic smart window for achieving transparency of 70% or more and black color was fabricated. As shown in FIG. 5, a variety of information can be displayed on the electrochromic smart window. The display information can be transmitted to a window through Bluetooth communication, and can be driven by connecting an energy harvester such as a solar cell and a window.
<실험예 1> 전도성 화합물을 이용한 필름의 근적외선을 통한 광열효과 측정Experimental Example 1 Measurement of photothermal effect of a film using a conductive compound in the near infrared
상술한 중합방법 및 코팅방법에 의해 준비된 전도성 고분자 필름을 하단에서 근적외선이 조사되도록 준비된 받침대에 놓고 광열효과를 측정하였다. 808 nm의 근적외선 레이저는 170 mW의 에너지를 출력하도록 고정되었고, 이를 준비된 전도성 고분자 필름의 아랫면으로 조사하였다. 광열효과는 전도성 고분자 필름 상단의 온도를 K형 열전대를 통하여 측정하여 확인하였다.The conductive polymer film prepared by the polymerization method and the coating method described above was placed on a pedestal prepared to be irradiated with near infrared rays from the bottom and the photothermal effect was measured. An 808 nm near-infrared laser was fixed to output energy of 170 mW and irradiated to the underside of the prepared conductive polymer film. The photothermal effect was confirmed by measuring the temperature at the top of the conductive polymer film through a K type thermocouple.
<실험예 2> 전도성 화합물을 이용한 자가 구동형 무전원 광센서 필름의 근적외선을 통한 광열전 효과 측정<Experimental Example 2> Measurement of photothermographic effect of self-driving type non-power source photosensor film using conductive compound by near infrared rays
상술한 중합방법 및 코팅방법에 의해 준비된 전도성 고분자 필름에 근적외선이 금속 전극의 한쪽에만 조사되도록, 전도성 고분자 필름이 상단을 향하게 준비된 받침대에 놓고 광열전 전압과 전류를 측정하였다. 808 nm의 근적외선 레이저는 200 mW의 에너지를 출력하도록 고정되었고, 근적외선용 렌즈를 통해 빔의 면적이 0.1 ㎠가 되도록 이를 준비된 전도성 고분자 필름의 윗면에 조사하였다. 광열효과는 전도성 고분자 필름 상단의 온도를 K형 열전대를 통하여 측정하여 확인하였고, 광열전 효과는 필름의 양단에서 생성되는 전압과 전류를 소스미터 계측기로 측정하였다.The conductive polymer film prepared by the polymerization method and the coating method described above was placed on a pedestal prepared with the conductive polymer film facing upward so that the near infrared ray was irradiated to only one side of the metal electrode, and the photo thermoelectric voltage and electric current were measured. The near infrared ray laser of 808 nm was fixed to output energy of 200 mW and irradiated onto the upper surface of the prepared conductive polymer film so that the area of the beam was 0.1 cm 2 through the near infrared ray lens. The photothermal effect was confirmed by measuring the temperature at the top of the conductive polymer film through a K - type thermocouple and measuring the voltage and current generated at both ends of the film using a source meter.
<실험예 3> 염료 감응형 광전에너지 소자의 제작 및 측정≪ Experimental Example 3 > Fabrication and measurement of dye-sensitized photoelectric energy device
투명전극기판(FTO 유리기판)에 이산화티타늄 페이스트를 닥터 블레이드 방법으로 도포한 뒤 70℃에서 30분간 건조하였다. 건조된 기판을 450℃에서 소성시켜, 페이스트에 포함되어 있는 고분자 및 잔존물을 제거하여, 이산화티타늄 박막층을 제조하였다. 기판의 이산화티타늄 박막층에 유기염료를 흡착시키기 위하여, 에탄올을 용매로 한 유기염료 용액에 기판을 함침(50℃에서 3시간)시켜, 유기염료가 흡착된 기판을 제조하였다. 유기염료가 흡착된 기판과 백금(Pt)이 코팅되어 있는 투명전극기판(FTO 유리기판) 사이에 일정한 간격을 두고 접착시켜 밀봉(sealing)하였다. 두 기판 사이에 전해질인 이온성 액체를 주입하고, 이온성 액체가 기화되는 것을 막기 위해 입구를 접착성 박막으로 밀봉하였다. 작용면적의 경우 1 ㎠ 소자 4개의 직렬연결(series connection)을 통하여 광전에너지 모듈을 제작하였다. 광전에너지 변환효율은 전기화학 워크스테이션(Keithly Model 2400)과 솔라 시뮬레이터(Oriel 91193, xenon lamp)를 이용하여, 8 inch × 8 inch의 균일한 광조사 면적에서 측정하였다.Titanium dioxide paste was applied to a transparent electrode substrate (FTO glass substrate) by a doctor blade method, followed by drying at 70 ° C for 30 minutes. The dried substrate was fired at 450 DEG C to remove the polymer and the residues contained in the paste to prepare a titanium dioxide thin film layer. In order to adsorb the organic dye to the titanium dioxide thin film layer of the substrate, the substrate was impregnated with the organic dye solution containing ethanol as the solvent (at 50 ° C for 3 hours) to prepare the substrate on which the organic dye was adsorbed. The transparent electrode substrate (FTO glass substrate) on which the organic dye is adsorbed and the transparent electrode substrate on which the platinum (Pt) is coated is adhered with a predetermined gap and sealed. An ionic liquid, which is an electrolyte, was injected between the two substrates and the inlet was sealed with an adhesive thin film to prevent the ionic liquid from vaporizing. For the working area, a photoelectric energy module was fabricated through four series connections of 1 ㎠ devices. The photoelectric energy conversion efficiency was measured at a uniform light irradiation area of 8 inch × 8 inch using an electrochemical workstation (Keithly Model 2400) and a solar simulator (Oriel 91193, xenon lamp).
<실험예 4> 유기박막 광전에너지 소자 제작 및 측정≪ Experimental Example 4 > Fabrication and measurement of organic thin film photoelectric energy device
세척된 투명전극 기판(ITO 유리기판)에 유기 반도체와 유기용매로 제조한 용액을 이용하여 유기 박막층을 제조하였다. n-형과 p-형 유기반도체 물질을 일정 비율로 유기용매(chlorobenzene, dichlorobenzene)에 용해시킨다. 균일하게 용해된 유기반도체 용매를 스핀 코팅을 통하여, 투명전극 기판(ITO 유리기판)에 도포하고 건조시킴으로써 유기 박막층 (>100 nm)을 제조하였다. 건조된 유기 박막층에 전자전달물질 용액의 스핀 코팅을 통하여 전자전달층을 형성시켰다. 금속 상대전극을 제작하기 위하여, 고진공 증착 장비(thermal evaporator)를 통하여 금속(금, 은, 알루미늄)을 100 nm 두께로 증착하였다. 작용면적의 경우 1 ㎠ 소자 4개의 직렬연결을 통하여 광전 에너지 모듈을 제작하였다. 광전에너지 변환효율은 전기화학 워크스테이션(Keithly Model 2400)과 솔라 시뮬레이터(Oriel 91193, xenon lamp)를 이용하여, 8 inch × 8 inch의 균일한 광조사 면적에서 측정하였다.An organic thin film layer was prepared by using a solution prepared from an organic semiconductor and an organic solvent on a clean transparent electrode substrate (ITO glass substrate). The n-type and p-type organic semiconductor materials are dissolved in organic solvents (chlorobenzene, dichlorobenzene) in a certain ratio. An organic thin film layer (> 100 nm) was prepared by applying a uniformly dissolved organic semiconductor solvent to a transparent electrode substrate (ITO glass substrate) through spin coating and drying. The electron transport layer was formed by spin coating the electron transport material solution on the dried organic thin film layer. In order to fabricate a metal counter electrode, metal (gold, silver, aluminum) was deposited to a thickness of 100 nm through a thermal evaporator. The photoelectric energy module was fabricated through four series connection of 1 ㎠ devices. The photoelectric energy conversion efficiency was measured at a uniform light irradiation area of 8 inch × 8 inch using an electrochemical workstation (Keithly Model 2400) and a solar simulator (Oriel 91193, xenon lamp).
<실험예 5> 전도성 화합물을 이용한 축전기 소자의 축전량 측정<Experimental Example 5> Measurement of Capacitance of Capacitor Using Conductive Compound
투명 무기산화물 전극(인듐주석 산화물)이 코팅되어있는 2 × 3 ㎠ 면적의 기판 위에 상술한 중합방법 및 코팅방법에 의해 준비된 서로 다른 전도성 고분자 필름을 180 nm로 코팅하였고, 서로 마주보는 구조로 제조하였다. 두 전극을 분리하기 위해 중간층으로 전기가 통하지 않는 절연 다공성 PVDF를 도입하였다. 축전기 양단을 계측기에 연결하고, 순환 전압-전류법과 충방전법을 이용해서 축전 전압 0.8 V, 전하량 0.03 C을 측정하였다.Different conductive polymer films prepared by the polymerization method and coating method described above were coated on a 2 × 3 ㎠ area substrate coated with a transparent inorganic oxide electrode (indium tin oxide) at 180 nm and fabricated to face each other . To separate the two electrodes, an insulated porous PVDF that does not conduct electricity was introduced into the intermediate layer. Both ends of the capacitor were connected to a measuring instrument, and a charging voltage of 0.8 V and a charge amount of 0.03 C were measured using a cyclic voltage-current method and a charge-discharge method.
<실험예 6> 전도성 화합물을 이용한 외부환경의 pH 측정<Experimental Example 6> Measurement of pH of an external environment using a conductive compound
상술한 중합방법 및 코팅방법에 의해 준비된 전도성 고분자(폴리아닐린)를 180 nm로 2 × 1 ㎠ 면적의 PET 필름에 코팅하였다. 원활한 전압이나 전류를 걸어주기 위해 기판의 양쪽 끝에 금속 전극을 코팅 또는 증착하거나 무기산화물을 코팅하였다. 전도성 고분자층은 외부로 노출시켰고, 양쪽 전극 부분은 봉지재를 이용하여 외부와의 노출을 막았다. 전도성 고분자의 노출된 부분에 pH buffer 용액을 떨어뜨리고, 소스미터 계측기로 전극의 양단에 전압을 걸면서 흐르는 전류 값을 측정하였다. 고분자 박막에 0.20 V의 전압을 양단에 걸어주면, pH 1.0일 때 3.6 ㎂, pH 5.0 일 때 1.8 ㎂, pH 7.0 일 때 0.9 ㎂, pH 9.0 일 때 0.54 ㎂, pH 14.0 일 때 0.18 ㎂가 감지되었다.The conductive polymer (polyaniline) prepared by the polymerization method and the coating method described above was coated on a PET film of 2 x 1 cm 2 area at 180 nm. Metal electrodes are coated or deposited on both ends of the substrate to coat smooth voltage or current, or inorganic oxide is coated. The conductive polymer layer was exposed to the outside, and both electrode portions were sealed with an encapsulant to prevent exposure to the outside. The pH buffer solution was dropped on the exposed portion of the conductive polymer, and the current value was measured by applying a voltage to both ends of the electrode with a source meter. When a voltage of 0.20 V was applied to both ends of the polymer thin film, it was detected at 3.6 ㎂ at pH 1.0, 1.8 ㎂ at pH 5.0, 0.9 ㎂ at pH 7.0, 0.54 ㎂ at pH 9.0, and 0.18 ㎂ at pH 14.0 .
110, 520: 전력생산 클러스터, 111: 제1에너지 수확소자, 112: 제2에너지 수확소자, 113: 제3에너지 수확소자, 114: 제4에너지 수확소자, 120: 전력변환/저장 및 감지 클러스터, 121: 전력저장모듈, 122: 감지센서, 123: 스위치모듈, 124: 전력변환모듈, 125: 무선 송수신부, 130: 출력 클러스터, 131: 스마트 윈도우, 132: 디스플레이, 210: 광전소자, 220, 240: 광열물질 및 초전소자 전극, 230: 초전물질층, 250: 열전소자, 260, 380, 670: 전압부, 310, 360, 610, 650: 투명기판, 320, 350, 620, 640: 투명 도전막, 330: 전해질, 340: 전기변색 박막, 370: 광센서, 390: 축전부, 410: 에너지 하베스터, 420: 전도성 고분자 pH 센서, 430, 530: 변색소자 창, 440: pH 표시 LCD, 450, 540: 전력저장 클러스터, 510: 마찰전기 풍속 감지센서, 630: LCD 패널, 660: 마찰전기 수확소자Wherein the first energy harvesting element comprises a first energy harvesting element and a second energy harvesting element. The first energy harvesting element includes a first power harvesting element, a second power harvesting element, The present invention relates to an electric power storage module and a method of controlling the same, and more particularly, to an electric power storage module, The present invention relates to a transparent conductive film and a method of manufacturing the same and a method of manufacturing the same. The present invention relates to an electrochromic display device and a method of manufacturing the electrophoretic display device, and more particularly, to an electrochromic display device and a method of manufacturing the electrophoretic display device. : Power storage cluster, 510: Friction electric wind speed sensor, 630: LCD panel, 660: Friction electric harvesting element
Claims (27)
전력생산 클러스터로부터 생산된 에너지를 변환하는 전력변환모듈;
전력생산 클러스터로부터 생산된 에너지를 직접 또는 전력변환모듈을 거쳐 저장하는 전력저장모듈;
전력저장모듈로부터 전원을 공급받고, 외부환경 변화를 감지하는 감지센서; 및
전력저장모듈 또는 에너지 수확소자로부터 전원을 공급받아 구동되는 출력 클러스터를 포함하며,
전력생산 클러스터는 광전에너지 수확소자, 열전에너지 수확소자 중 하나 이상으로 구성되는 제1에너지 수확소자; 광전에너지 수확소자, 열전에너지 수확소자, 광열/열전에너지 수확소자 중 하나 이상으로 구성되는 제2에너지 수확소자; 광열소자, 광열/초전에너지 수확소자, 압전에너지 수확소자, 마찰전기에너지 수확소자 중 하나 이상으로 구성되는 제3에너지 수확소자; 및 광전에너지 수확소자, 광열/초전에너지 수확소자, 압전에너지 수확소자, 마찰전기에너지 수확소자 중 하나 이상으로 구성되는 제4에너지 수확소자 중에서 적어도 2개 이상을 포함하되, 마찰전기에너지 수확소자를 필수적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
A power generation cluster having one or more energy harvesting elements;
A power conversion module for converting energy produced from the power production cluster;
A power storage module for storing the energy produced from the power generation cluster directly or via a power conversion module;
A sensing sensor that receives power from the power storage module and senses a change in the external environment; And
And an output cluster driven by power from the power storage module or the energy harvesting element,
A power generation cluster includes a first energy harvesting element composed of at least one of a photoelectric energy harvesting element and a thermoelectric energy harvesting element; A second energy harvesting element composed of at least one of a photoelectric energy harvesting element, a thermoelectric energy harvesting element, and a photothermal / thermoelectric energy harvesting element; A third energy harvesting element comprising at least one of a photothermal element, a photothermal / pyroelectric energy harvesting element, a piezoelectric energy harvesting element, and a triboelectric energy harvesting element; And a fourth energy harvesting element composed of at least one of a photovoltaic energy harvesting element, a photothermal / pyroelectric energy harvesting element, a piezoelectric energy harvesting element, and a triboelectric energy harvesting element, wherein a triboelectric energy harvesting element is essential Wherein the self-driving smart window system is a self-powered smart window system.
광전에너지 수확소자는 실리콘 박막 태양전지, 염료 감응형 태양전지, 유기박막 태양전지, 유무기 복합체 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the photoelectric energy harvesting device is at least one selected from the group consisting of a silicon thin film solar cell, a dye-sensitized solar cell, an organic thin film solar cell, an organic-inorganic hybrid solar cell, and a perovskite solar cell.
열전에너지 수확소자는 p형, n형 또는 혼합형으로 이루어진 유기소재 또는 무기소재를 이용한 열전에너지 수확소자인 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the thermoelectric energy harvesting device is a thermoelectric energy harvesting device using organic or inorganic materials made of p-type, n-type or mixed type.
초전에너지 수확소자는 분극된 고분자 소재 또는 세라믹 소재가 필름형으로 형성되는 초전막; 및 초전막의 양면에 형성되고, 전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 2종 이상의 혼합물로 형성되는 전극을 포함하며, 시간에 따른 열에너지의 변화에 의해 에너지 수확이 가능한 초전에너지 수확소자인 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
The pyroelectric energy harvesting device includes a superconducting film in which a polarized polymer material or a ceramic material is formed in a film shape; And an electrode formed on both surfaces of the superconducting film and formed of a conductive polymer, a metal, a metal oxide, or a mixture of two or more kinds, and is a superconducting energy harvesting device capable of energy harvesting with a change in thermal energy with time Driven smart window system.
압전에너지 수확소자는 분극된 고분자 소재 또는 세라믹 소재가 필름형으로 형성되는 초전소재층; 및 초전소재층의 양면에 형성되고, 전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 2종 이상의 혼합물로 형성되는 전극을 포함하며, 운동에너지에 의해 에너지 수확이 가능한 압전에너지 수확소자인 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
The piezoelectric energy harvesting device includes a pyroelectric material layer in which a polarized polymer material or a ceramic material is formed in a film shape; And a piezoelectric energy recovery element formed on both surfaces of the pyroelectric material layer and including electrodes formed of a conductive polymer, a metal, a metal oxide, or a mixture of two or more kinds, and capable of energy harvesting by kinetic energy, Smart window system.
마찰전기에너지 수확소자는 필름 또는 직물형으로서 일함수가 다른 두 마찰접촉면을 갖는 마찰접촉소재층; 및 마찰접촉면과 반대편에 형성되고, 전도성 고분자, 금속, 금속 산화물 또는 2종 이상의 혼합물로 형성되는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
The triboelectric energy harvesting element is a film or fabric type friction material layer having two frictional contact surfaces different in work function; And an electrode formed on the opposite side of the frictional contact surface and formed of a conductive polymer, a metal, a metal oxide, or a mixture of two or more kinds.
전력변환모듈은 교류-교류 증폭기, 교류-직류 전환기(브릿지 다이오드), 정류기, 승압기 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the power conversion module includes at least one selected from an AC-AC amplifier, an AC-DC converter (bridge diode), a rectifier, and a booster.
전력저장모듈은 커패시터, 배터리 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the power storage module includes at least one selected from a capacitor and a battery.
감지센서는 에너지 수확소자를 통해 생성된 전력에너지를 저장한 전력저장모듈을 통해 전원을 공급받아 동작하고, 조도 감지센서, 산성비 감지센서, 열 감지센서, 태양광 감지센서, 근적외선 감지센서, 바람 감지센서, 황사 감지센서, 안개 감지센서, 수분 감지센서, pH 감지센서 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
The sensor is operated by receiving power through a power storage module that stores the power energy generated by the energy harvesting device. The sensor is operated by the illumination sensor, the acid rain sensor, the heat sensor, the solar sensor, the near- Wherein the at least one sensor comprises at least one sensor selected from the group consisting of a sensor, a dusk detection sensor, a fog detection sensor, a moisture sensor, and a pH sensor.
감지센서는 광전소자, 초전소자, 압전소자, 산/염기 센서, 화학센서, 광열소자, 열전소자, 마찰전기소자 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing sensor includes at least one selected from the group consisting of a photoelectric element, a superconducting element, a piezoelectric element, an acid / base sensor, a chemical sensor, a photo-thermal element, a thermoelectric element, and a triboelectric element.
감지센서는 전도성 화합물을 이용한 필름을 통해 외부환경의 pH나 열을 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing sensor senses pH or heat of the external environment through a film using a conductive compound.
감지센서는 광열소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing sensor senses temperature and light energy through the photothermal element.
감지센서는 광열효과를 기반으로 하는 초전소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
The self-driven smart window system is characterized in that the sensing sensor senses temperature and light energy through a pyroelectric element based on photothermal effects.
감지센서는 광열효과를 기반으로 하는 열전소자를 통해 온도 및 빛 에너지를 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing sensor senses temperature and light energy through a thermoelectric element based on photothermal effects.
감지센서는 압전소자를 통해 외부환경의 물리적 에너지를 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing sensor senses the physical energy of the external environment through the piezoelectric element.
감지센서는 광전소자를 통해 빛 에너지를 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing sensor senses light energy through a photoelectric device.
감지센서는 열전소자를 통해 외부 온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing sensor senses an external temperature through the thermoelectric element.
감지센서는 마찰전기소자를 통해 압력을 감지하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing sensor senses pressure through a triboelectric element.
출력 클러스터는 스마트 윈도우, 디스플레이, 통신소자, 스위치소자 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the output cluster includes at least one selected from a smart window, a display, a communication element, and a switch element.
스마트 윈도우는 전기변색소자, 열차단 윈도우, 광차단 윈도우 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하고, 디스플레이는 전기변색소자, 전기변색거울, 액정 디스플레이, 광결정 소자, 양자 디스플레이, 전자종이(e-paper), 발광다이오드 디스플레이 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
The smart window includes at least one selected from an electrochromic device, a heat shield window, and a light blocking window, and the display includes at least one selected from electrochromic devices, electrochromic mirrors, liquid crystal displays, photonic crystal devices, quantum displays, e- , And a light emitting diode (LED) display.
전기변색소자는 하기 구조를 갖는 화합물들 중에서 선택되는 1종 이상의 이온성 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
23. The method of claim 22,
Wherein the electrochromic device comprises at least one ionic electrolyte selected from compounds having the following structure.
감지센서 및 출력 클러스터에 각각 연결되고, 감지센서의 감지신호를 기반으로 출력 클러스터의 구동을 제어하는 스위치모듈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
And a switch module connected to the detection sensor and the output cluster, respectively, for controlling the driving of the output cluster based on the detection signal of the detection sensor.
전력저장모듈과 연결되어 이로부터 전력을 공급받고, 스위치모듈과 연결되어 외부 신호에 따라 원하는 투과도로 변색이 가능하게 하며, 블루투스, 지그비(Zigbee), Z-웨이브(Z-wave) 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 무선 송수신부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
It is connected to the power storage module and receives power from it. It is connected with the switch module, and it can change the color according to the external signal with the desired transmittance. And further comprising a wireless transceiver including at least one of a plurality of wireless terminals.
전력생산 클러스터, 전력변환모듈, 전력저장모듈, 출력 클러스터의 작동을 조절할 수 있는 자가 구동형 광센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a self-driven optical sensor capable of adjusting the operation of the power generation cluster, the power conversion module, the power storage module, and the output cluster.
전력생산 클러스터가 마찰전기에너지 수확소자 단일인 경우, 출력 클러스터가 전력변환모듈 및 전력저장모듈을 통하지 않고 바로 구동이 가능한 것을 특징으로 하는 자가 구동형 스마트 윈도우 시스템.The method according to claim 1,
Characterized in that when the power production cluster is a single triboelectric energy harvesting device, the output cluster can be driven directly without going through the power conversion module and the power storage module.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |