• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.18 no.1
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• pp.45-52
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• 2023

The power generation method using expensive diesel has operation problems such as high cost diesel generator and a lack of reserved power due to increase of power demand in some islands, requiring expansion of power generation facilities. To solve this problems, it is necessary to improve the efficiency of power generation facilities through an ORC(Organic Rankin Cycle) system application that uses waste heat as a heat source. Therefore, localized application technology of price competitive and highly reliable ORC power generation system is needed, and optimization technology of generators is having great effect, so this study performed two generator designs to get a high-efficiency generator with an optimized 30kW output. The comparison of simulation data for two designed models showed that a generator with SPM factor of 46.2% had an efficiency of 92.1% and a power ouput of about 23.2kW based on 12,000rpm, a generator with SPM factor of 44.46%, had a power output of 27.9kW and efficiency of 93.6% based on above rpm. For the verification of improved design model with SPM factor of 44.46%, the prototype test system with 110kW motor dynamometer was installed and got to the efficiency of 92.08% with conditions of the rated capacity 25kW at 12,000rpm, the test results of prototype generator showed the validity of generator design.

• JOURNAL OF ELECTRICAL WORLD
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• s.309
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• pp.83-87
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• 2002

전력계통에서의 발전, 송변전, 배전의 각각에 대한 에너지절약 및 이용 합리화를 미쓰비시(삼릉)전기는 여러 방면에서 노력하고 있으며, 여기서는 전력기기에 대한 그간의 노력에 대하여 기술한다. 발전에 관해서는 공기냉각과 수소냉각 터빈발전기의 효율 향상으로 성(省)에너지화를 지향하고 있다. 동사에서는 세계 최대급의 공기냉각 터빈발전기를 제작하여 수소냉각기와 거의 동등한 높은 효율을 얻고 있다. 송변전에 대해서는 전력용 대형 변압기의 본체 체적 축소, 신(新)절연구조의 채용으로 대형변압기의 설치면적을 반감시키고 손실저감도 실현시킬 수 있었다. 성숙기종으로 생각되는 분야에 대해서도 새로운 발상으로 더욱 개선해 나갈 계획이다. 배전분야에 대해서는 전력의 합리적 사용이나 고효율 변압기의 채용에 의한 전력삭감 등 필요성이 재검토되고 있다. 동사에서는 배전설비 구성의 일익을 담당하는 손실이 극히 적은 수퍼 고효율 유입변압기를 개발, 배전분야에서 활용되고 있다. 성(省)에너지를 위한 발전기의 응용 예의 하나로 자연에너지를 이용하는 풍력발전을 들 수 있다. 동사가 개발하여 실용화되고 있는 풍력발전기는 회전자 자극(磁極)에 영구자석을 사용한 동기발전기를 사용하고 있어, 여자장치나 기어기구가 불필요하여 전기적, 기계적인 손실을 경감시키고 있다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.796_797
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• 2009

1kW급 저소음 수직형 풍력발전기용 동기발전기 설계에 대해 설명한다. 낮은 풍량에 유리한 수직형 블레이드 특성에 맞춰 발전기는 코깅 토크가 낮아야 하며, 고효율화를 위해 다극형 설계가 유리하다. 현제 국내 수직형 풍력에 적합한 발전기가 대부분이며 수직형 풍력발전기에 적합한 낮은 코깅 토크의 발전기는 일반화 되어있지 않다. 본 논문에서는 동기발전기 최적 설계를 통해 코깅토크를 최소화 시켰고, 다극형 형태를 통해 낮은 풍량에서 고효율 출력을 만들어낼 수 있도록 200rpm에서 역기전력 96V, 1kw의 정격출력을 가지도록 설계 하였다. 수직축형태의 블레이드에 구조에 맞춰 축계통형 발전기 구조를 가지고 있고, 유한요소해석법을 이용 회전자, 고정자, 권선법, 영구자석 등의 구조를 최적화 시켰다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.28-32
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• 2007

최근 대두되고 있는 에너지 문제와 더불어 대체에너지 개발 및 에너지의 이용효율을 높이려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 수소에너지는 비 탄소계 연료로서 그 중요성에 대한 인식이 높아지고 있으며, 다양한 분야에서 수소에너지를 이용하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 수소는 재순환이 가능하고, 환경에 미치는 영향이 적기 때문에 미래형 에너지원으로 각광을 받고 있다. 수소이용 기술 중 연료 전지는 에너지 변환효율이 높고 유해 배출물이 생성되지 않아 차세대 발전시스템으로 유망하지만 비용과 기술적 제약으로 단기간에 상용화하기에는 어려움이 있다. 따라서 저비용, 고효율의 수소에너지를 이용 할 수 있는 시스템 개발이 요구되고 있다. 리니어동력/발전시스템은 저비용으로 제작이 가능하고 기존 기술의 인프라를 활용할 수 있는 장정과, 크랭크 기구가 없기 때문에 얻어지는 변환손실, 열손실을 최소화 할 수 있는 효율의 장점 때문에 고효율의 수소 이용 기관으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 수소이용 통력시스템의 직선운동을 전기적인 에너지로 변환 할 수 있는 고효율의 리니어 발전시스템 개발을 위해 Prototype의 평판형 및 원통형의 리니어발전기를 제작했고 각각의 성능에 대한 평가와 엔진과 발전기의 연계운전 결과를 비교하여 시스템 전체에 대한 성능예측을 했으며 연계운전을 통해 출력된 발전기의 출력파형을 PCS로 변환하여 정현파의 AC 출력을 얻었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1037-1038
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• 2007

프리피스톤 기관은 크랭크가 없는 엔진을 동력원으로 리니어 발전기를 구동시켜 전기에너지를 생성하는 시스템으로 기존 왕복 구동식 기관에 비해 기계적 손실이 작고, 팽창 에너지를 최대한 활용할 수 있는 고효율 기관으로 평가되고 있다. 또한 프리피스톤 기관은 가솔린, 디젤, 수소, 천연가스와 같은 청정 연료를 사용할 수 있기 때문에, 최근 에너지 수급 문제 및 대체 에너지원으로 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 프리피스톤 기관에 적용되는 리니어 발전기의 경우 기존 회전형 발전기보다 효율은 다소 떨어지는 단점은 있으나, 동력 변환을 하지 않는 리니어 엔진에 적용할 경우에는 효율적 이득을 볼 수 있다. 본 논문에서는 리니어 발전기의 성능 측정을 위한 시험 장치를 구성하고, 프리피스톤용 기관에 적용되는 평판형 및 원통형 타입의 리니어 발전기의 손실 및 효율 특성을 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.134-134
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• 2018

반데그라프 발전기는 큰 전위차를 생성하고 입자를 가속시키기 위해 발명된 정전기 발생기이다. 현재 반데그라프 발전기는 사이클로톤의 개발 이후 입자 가속 목적으로 주로 사용되고 있지는 않지만 접촉 전하 생성, 전달, 및 축적을 가능하게 하는 전하 운반 시스템에 기반하여 간단한 구조로 직류를 발생시킬 수 있는 점은 주목할만하다. 특히, 최근 경량성, 고효율 발전 등의 장점으로 에너지 하베스팅 분야에서 많은 관심을 받고 있는 마찰전기 에너지 하베스팅 기술 분야에서는 최근, 높은 에너지 저장 효율을 위해 직류 발생이 가능한 마찰전기 에너지 발전 소자에 대한 연구들이 진행되고 있다. 그러나 전하 운반 시스템을 기반으로 한 마찰 전기 직류 발전기에 대한 연구는 거의 이루어 지지 않았으며, 보고된 몇 연구에서는 저 전류, 고 임피던스 및 저효율과 같은 반데그라프 발전기의 구조적 및 물질적 한계를 극복하지 못했다. 또한 마찰에 의해 발생하는 마모에 의한 출력 감소 또한 해결되지 못한 문제이다. 따라서 뛰어난 마찰전기 특성과 함께 우수한 내마모성을 가지는 폴리머에 기반하여 기존의 한계를 극복 한 전하 운반 시스템 기반 마찰 전기 직류 발전기를 제안한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.315-318
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• 2006

포항풍력에너지연구소에서는 에너지 관리공단의 지원으로 2004년부터 풍력터빈 KBP-2000M에 사용될 발전기를 개발해 오고 있다. KBP-2000M에 사용되는 발전기는 기어비가 24인 기어박스를 가진 가변속도형식의 발전기이다. 발전기의 직경은 1.87m 이고 축 방향의 길이는 1.288m 로 영구자석을 사용하여 여자하는 형식으로 설계되었다. 이러한 설계는 풍력발전기에서 요구하는 주요 요구조건인 고효율, 고 신뢰성을 만족시키기 위해서 매우 중요하다 이 보고에서는 발전기의 물리설계에서 얻어진 사양을 기준으로 하여 열 해석에서 얻어진 열 손실을 이용하여 냉각시스템 설계를 하였으며 펌프 및 라디에이터 선정에 관해서 논의한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1015-1016
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• 2007

원격 전력 시스템의 요구 증가로 인해 작고 효율적이며 경제성도 우수한 풍력 발전기의 시장이 확대되고 있다. 이러한 응용 분야를 위해서 최근 들어 직접 구동 영구자석 발전기에 많은 관심을 가지게 되었다. 본 논문에서는 유한요소해석을 이용한 저속, 고토크의 외전형 직접 구동 영구자석 풍력발전기 개발을 위한 설계 모델을 제안하였다. 여기서 발전기의 코깅 토크의 분석을 통하여 기동 토크를 최소화하는데 대한 연구를 수행하였다. 또한 역기전력과 동기리액턴스, 효율을 계산하였다. 설계 모델을 토대로 3kVA, 90rpm의 풍력발전기 시제품을 제작하였다. 마지막으로 시제품의 성능 시험 결과를 통하여 해석모델의 정확성을 증명하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.145-146
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• 2015

도심형 소형풍력발전기의 효율 및 기동특성을 향상시키기 위한 무철심형 AFPM 발전기를 설계하였다. 기존에 주로 사용되었던 수평축 발전기보다는 효율 및 발열과 소형화에 유리한 AFPM(Axial Flux Permanent Magnet) 발전기가 적합하고, AFPM 발전기는 단위 무게당 출력이 크고 고에너지 밀도를 갖도록 설계가 가능하며 발전기의 효율적인 냉각 및 Slim형으로 제작이 가능하다. 본 논문에서는 도시형 풍력발전시스템에 적합한 풍력발전기 개발을 위한 무철심형(Coreless) AFPM 발전기의 설계와 및 전자기적 성능해석을 통하여 본 설계의 유효성을 확인하고 이를 제안하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07b
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• pp.1398-1400
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• 2003

포항풍력 에너지 연구소와 (주)유니슨은 에너지 관리공단의 지원으로 2002년부터 풍력발전기에 사용되는 직접구동형 발전기를 개발하고 있다. 개발되는 발전기의 특징으로는 증속을 위한 gearbox를 사용하지 않는 직접구동형이라는 것과, 영구자석을 사용하여 여자 하는 형식이라는 것이다. 이런 특징은 풍력발전에서 요구하는 주요 요구조건인 고효율, 고신뢰성을 만족시키기 위해서 매우 중요하다. 개발된 발전기는 32극을 가지고 있으며, 157.1 rpm에서 20 kW의 정격을 가지도록 설계 되었다. 이 보고에서는 이 발전기의 설계, 제작, 시험결과에 대하여 보고한다. *본 연구는 에너지 관리공단의 지원으로 수행되었음.