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흡수성 물질을 포함하는 흡수성 용액에 의한 비대칭적 젖음 구조를 갖는 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인을 통해 지속적인 자가발전이 가능하고,상기 흡수성 용액에 의해 젖은 탄소층과 젖지 않은 탄소층 간의 전기 이중층의 존재 유무에 의한 전압 차이를 이용하여 전기 에너지가 생성되고,상기 흡수성 용액은 극성 용매를 더 포함하고,상기 흡수성 물질이 상기 극성 용매의 증발을 억제하여 상기 비대칭적 젖음 구조가 지속적으로 유지되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인에서 상기 흡수성 용액에 의해 젖어 있는 영역과 젖어 있지 않는 영역이 서로 반대 극을 형성하여 전기 에너지가 생성되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 흡수성 물질이 공기중의 수분을 흡수함에 따라 상기 비대칭적 젖음 구조가 지속적으로 더 유지되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1 항에 있어서,상기 비대칭적 젖음 구조는 상기 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인의 전체 부피대비 0
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제1항에 있어서,상기 흡수성 용액은 상기 흡수성 물질을 극성 용매에 용해하여 생성되고,상기 흡수성 물질은 염화칼슘 (CaCl2), 꿀 (honey), 오산화인 (P2O5), 수산화칼륨 (KOH), 수산화나트륨 (NaOH), 염화아연 (ZnCl2) 및 황산 (H2SO4) 중 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 흡수성 용액은 상기 흡수성 물질을 극성 용매에 용해하여 생성되고,상기 극성 용매는 아세톤 (acetone), 아세트산 (acetic acid), 물 (water), 에탄올 (ethanol), 아세토니트릴 (acetonitrile), 암모니아 (ammonia), 메탄올 (methanol), 아이소프로판올 (isopropanol) 및 피리딘 (pyridine) 중 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 탄소층을 구성하는 탄소 물질은 아세틸렌 블랙 (acetylene black), 활성 탄소 (activated carbon), 수퍼 P (super-P) 및 케첸 블랙 (Ketjen black) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제9항에 있어서,상기 탄소층은 그래핀 (graphene) 및 카본나노튜브 (carbon nanotube) 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 탄소층은 상기 친수성 섬유 멤브레인에 단위 부피당 0
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제1항에 있어서,상기 친수성 섬유 멤브레인은 물 흡수력 및 함유 능력을 갖는 재질을 가지며, 면 직물 (cotton fabric), 한지 (mulberry paper), 폴리프로필렌 멤브레인 (polypropylene membrane), 산소 플라즈마 처리된 부직포, 친수성 표면 처리가 이루어진 직물 및 나노섬유 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 친수성 섬유 멤브레인은 비표면적의 증가를 위해 섬유 가닥으로 이루어지며, 개별 섬유의 표면에 탄소층이 강하게 결착되어 코팅되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 친수성 섬유 멤브레인을 구성하는 섬유 가닥의 직경은 50 nm ~ 500 μm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 친수성 섬유 멤브레인의 두께는 10 μm ~ 1 mm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항에 있어서,상기 친수성 섬유 멤브레인은 비대칭적 젖음 구조를 위해 가로 및 세로의 종횡비가 1 이상인 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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제1항, 제2항 또는 제5항 내지 제16항 중 어느 한 항의 복합 발전기를 2개 이상 적층하거나 직렬로 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기
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복합 발전기의 제조방법에 있어서, 탄소층을 형성하는 카본 코팅 용액을 제조하는 단계;친수성 섬유 멤브레인을 카본 코팅 용액에 침지시켜 탄소층을 코팅하는 단계;상기 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인을 건조시키는 단계;흡수성 물질이 극성 용매에 용해된 흡수성 용액을 제작하는 단계; 및상기 흡수성 용액을 상기 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인에 비대칭적으로 떨어뜨려 전기 에너지를 생산하는 단계를 포함하는 복합 발전기의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인을 2개 이상 적층하거나 또는 서로 직렬 및 병렬로 연결하는 단계를 더 포함하는 복합 발전기의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 탄소층을 형성하는 카본 코팅 용액의 카본은 아세틸렌 블랙 (acetylene black), 활성 탄소 (activated carbon), 수퍼 P (super-P) 및 케첸 블랙 (Ketjen black) 중 적어도 하나를 포함하고,그래핀 (graphene) 및 카본나노튜브 (carbon nanotube) 중 적어도 하나와 상기 카본, 및 계면활성제가 포함된 물을 음파처리로 (sonication) 분산시켜 상기 카본 코팅 용액이 제조되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 탄소층을 형성하는 카본 코팅 용액에 포함되는 카본의 함량은 상기 극성 용매 대비 0
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제18항에 있어서,상기 탄소층을 형성하는 카본 코팅 용액에 포함되는 계면활성제는 sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS), Span 20, Span 60, Span 65, Span 80, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 65, Tween 80 및 Tween 85 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 발전기의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 탄소층을 형성하는 카본 코팅 용액에 포함되는 계면활성제의 양은 상기 카본 코팅 용액에 더 포함되는 물 대비 0
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제18항에 있어서,상기 친수성 섬유 멤브레인은 가로 및 세로의 종횡비가 1 이상으로 절삭되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 탄소층을 코팅하는 단계에서,상기 친수성 섬유 멤브레인을 상기 카본 코팅 용액에 함침시키는 횟수를 조절하여 탄소의 적재 양을 조절하는 것을 특징으로 하는 복합 발전기의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 건조시키는 단계는, 상기 코팅 용액에 친수성 섬유 멤브레인에 함침시킨 후 트레이에 평평하게 위치시킨 후 오븐에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 복합 발전기의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 흡수성 용액의 농도는 0% ~ 100% 사이의 포화도에 포함되는 것을 특징으로 하는 복합 발전기의 제조방법
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제18항에 있어서,상기 전기 에너지를 생성하는 단계는, 상기 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인과 연결된 두 전극 중 하나의 전극에 흡수성 용액을 비대칭적으로 떨어뜨려, 상기 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인에서 젖은 부분과 젖지 않은 부분의 전극을 연결하여 회로를 구성하여 직류 전압, 직류 전류 및 전력을 생성하는 것을 특징으로 하는 복합 발전기의 제조방법
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