The increase in global energy consumption due to population growth, economic development, industrialization, and urbanization has led to severe negative impacts on human health and the environment. Traditional fossil fuels, such as oil, natural gas, and coal, which are widely used to meet this energy demand, cause atmospheric pollutants that result in respiratory and cardiovascular issues, as well as greenhouse gases that bring global warming and natural disasters. To overcome these issues and promote environmentally friendly energy production, renewable energy sources are being actively pursued. Unlike finite fossil fuels, renewable energy sources, such as solar, wind, hydro, geothermal, and biomass, are sustainable energy sources, which can be continuously utilized and have the advantage of being clean, reducing greenhouse gas emissions such as carbon dioxide. To establish a sustainable energy system that enables the production and utilization of electrical energy in an environmentally friendly manner, the development of environmentally friendly energy production technologies and energy storage devices is necessary. Therefore, this thesis aims to develop an energy harvester that converts ambient energy from nature into electrical energy and an energy storage device to save energy produced from the energy harvester. These developments will help establish a sustainable energy system and address environmental, economic, and accessibility issues associated with traditional energy production technologies.
세계적인 인구 증가, 경제 발전, 산업화 및 도시화로 인해 에너지 소비가 증가하면서 인간의 건강과 지구 환경에 심각한 부정적 영향을 미치고 있다. 이러한 에너지 수요를 충족시키기 위해 전통적으로 사용되어왔던 석유, 천연가스 및 석탄과 같은 화석 연료는 대기 오염물질을 발생시켜 호흡 및 심혈관 질환을 일으키는 문제를 야기하며, 온실 가스를 방출하여 지구 온난화와 자연 재해를 가속화시켰다. 이러한 문제를 극복하고 친환경적인 에너지 생산을 촉진하기 위해 재생 가능한 에너지원의 도입이 적극적으로 추진되고 있다. 태양, 풍력, 수력, 지열 및 바이오매스와 같은 재생 가능한 에너지원은 한정적인 화석 연료와는 달리 지속적으로 이용 가능하며 이산화탄소와 같은 온실 가스 배출을 줄여 청정하다는 이점을 보인다. 이러한 환경 친화적인 방식의 전기 에너지 생산과 이용이 가능한 지속 가능한 에너지 시스템을 구축하기 위해서는, 친환경 에너지 생산 기술 및 에너지 저장장치의 개발이 필요하다. 이에 본 논문은 주변 자연 환경에서 얻을 수 있는 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 하베스팅 기술을 이용한 새로운 재생 에너지 장치와, 에너지 하베스팅 기술로 생산된 전기 에너지의 소실을 막고 저장하기 위한 고성능 에너지 저장장치의 개발을 목표로 한다. 이러한 개발들은 지속 가능한 에너지 시스템을 구축하고 전통적인 에너지 생산 기술과 관련된 환경, 경제 및 접근성 문제를 해결하는 데 도움이 될 것이라 사료된다.
