섬유강화 고분자 복합재료는 섬유 형태의 강화제와 고분자 형태의 기지재료가 결합된 형태로 이는 무게 대비 고강도 및 고강성의 구조물 제작에 용이하다. 본 연구에서는 형상기억합금 와이어가 삽입된 섬유 강화 지능형 연성 복합재 구동기를 제작, 이의 재료 구성에 따른 거동 특성을 평가 하고자 한다. 구동기는 형상기억합금이 포함된 구동층과 일반 구조층으로 구성되어 한 층씩 적층되는 방식으로 제작되며 재료 구성에 따른 거동 특성을 살펴보기 위하여 일반 구조층으로 사용된 유리섬유 직물의 적층 수, 기지재료의 종류를 달리한 뒤 구동 특성을 살펴보았다. 또한, 구동 시에 요구되는 인가 전류의 양을 달리하여 최대 구동각과 최대 구동각에 도달하는 구동 시간을 측정하였다.
생명체의 근육을 구성하는 근섬유와 마찬가지로 나노선 구동기는 불규칙적으로 엉켜있는 나노선들의 집합으로 이루어져 있으며, 기존의 강유전체에 기반을 둔 구동기에 비해 낮은 구동전압과 높은 일률을 가진다. 대표적인 나노선인 MWCNTs(Multi-walled Carbon Nanotubs)와 $V_2O_5$ 나노선을 이용한 구동기는 이미 각각 시현된 바 있으나, 이 둘의 이종접합을 통한 구동기는 아직까지 보고되지 않았다. 본 연구에서는 탄소나노튜브와 $V_2O_5$의 이종접합을 통해 필름 형태의 구동기를 구현하여 각각의 나노선 만을 이용했을 때보다 월등한 성능을 보여주는 구동기를 구현하였다. 향후 실용화 가능성을 염두에 두어, 보다 강건하고 최적화된 나노선 sheet의 합성과 구동기의 구조적 향상이 이루어진다면 그동안 알려진 그 어떤 물질보다도 우수한 구동특성을 보여줄 것이라 예상된다.
압전 구동기는 여러 가지 적용에 있어서 높은 응답 속도와 큰 힘, 작은 크기 둥의 장점을 가지고 미세 구동에서 독보적인 위치를 차지하고 있다. 하지만, 히스테리시스, 크? 등의 압전 소자 자체의 비선형성과 이의 구동을 위한 증폭기 등의 한계로 압전 소자의 동적인 특성은 비교적 열악한 것으로 알려져 있다. 특히, 구동 속도가 빨라질 수록 히스테리시스 곡선의 모양이 달라게 되어 구동 궤적의 정확한 예측이 어려우며, 증폭기의 최대 발생 전류가 충분치 않을 경우 압전 구동기가 지령치를 따르지 못하게 된다.(중략)
Sl-Thyristor는 기존의 Power semlconductor인 단일 IGBT,MOSFET과 비교하여 높은 정격 전압과 대전류의 소호가 가능하며 빠른 turn on swithcing time을 가지는 특성이 있다. 하지만 게이트 드라이버를 이용한 Sl-Thyristor의 turn on 구동시에는 전압구동의 특성과 turn 0ff시에는 전류 구동의 특성에 가까운 구동 특성이 요구되기 때문에 스위칭 요구 특성에 맞는 게이트 드라이버의 설계 및 제어가 쉽지 않다. 본 논문은 펄스 파워 어플리케이션으로 Sl-Thyristor(PT-201 5kV/100A)를 사용하여 pulsed power moduiator용 Sl-Thyristor의 게이트 드라이버의 요구인 빠른 turn on switching 특성과 turn off 시 Si-Thyristor 내의 전하를 빨리 제거하기 위한 조건을 제시하고 있다.
본 논문에서는 세탁기, 에어컨과 같은 가전기기에 사용되는 인버터 구동 교류 전동기 구동 시스템의 EMI 특성해석 및 필터 설계 방법에 대하여 기술하였다. 먼저, 인버터 구동 교류 전동기 구동 시스템의 전도성 EMI 발생 및 전달 메커니즘에 대하여 분석하였고, 공통 및 차동모드 노이즈 분리 기법을 이용한 EMI 필터의 설계 방법을 제시하였다. 제시된 방법의 타당성을 검증하기 위해 PWM 인버터로 구동되는 유도 전동기 구동 시스템에 대한 실험을 수행하였고 EN55014 EMI 기준을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다.
교통 약자 승객의 편의성 증대, 도심의 매연 감소 및 온실가스 저감 등 대중 교통 선진화를 위해 친환경 초저상 전기버스의 개발이 필요하다. 초저상 전기버스는 초저상 액슬 일체형 휠모터 구동시스템을 탑재한 형태로 구현이 가능하며, 초저상 액슬 일체형 휠모터 구동시스템은 구동 모터를 액슬 허브에 일체화 시킴으로써 기존 구동시스템 대비 무게 및 사이즈가 대폭 줄어들고, 동력 전달 매커니즘을 획기적으로 개선하여 효율 향상 및 차량 연비 개선이 가능하다. 특히 바퀴 중심과 액슬 출력 중심에 단차를 둠으로써 차량의 전방 바닥 뿐만 아니라 후방바닥을 평평하게 유지할 수 있어 실내 공간이 획기적으로 개선되어 교통 약자를 포함한 승객의 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 액슬 일체형 휠모터 구동시스템은 각 휠의 분산 구동이 가능하므로 동특성 및 구동제어성이 뛰어나고, ESP(Electronic Stability Program), VDC(Vehicle Dynamic Control) 등과 연계하여 통합적인 지능형 시스템을 구현할 수 있다. 액슬 일체형 휠모터 구동시스템은 휠모터와 감속기 및 휠모터제어기 등으로 구성되며, 본 논문에서는 초저상 액슬 일체형 구동시스템용 120kW급 휠모터 및 휠모터제어기의 개발 및 다이나모 환경에서 T-N 특성 및 최대 출력 시험, 효율 시험을 통해 전기버스 등 대형 차량(Heavy Duty Vehicle)에 적용 가능한 전기동력시스템의 성능을 확인하였다.
본 논문은 선형 전기모터가 유압밸브 스풀(valve spool)을 직접 움직이는 직접구동밸브 (DDV: direct drive valve) 방식 유압서보 엑츄에이터의 제어 및 고장 모니터링에 관한 것이다. 유압서보 구동장치는 밸브 스풀을 통한 유량 흐름 특성으로 인하여 비선형 운동 특성을 갖게 된다. DDV 구동장치에 관한 비선형 운동 모델을 제시하고, 이를 선형화 시켜 DDV 구동장치의 제어계 및 고장 감지계 설계에 유용하게 사용될 수 있는 단순화된 선형 모델을 제시하였다. 한편, 조종면 구동 엑츄에이터가 만족시켜야 하는 성능 그리고 안전 작동에 관한 요구조건에 대하여 논의한 후, 이를 만족시키기 위한 제어계 및 고장 감지계의 구조에 대한 논의를 한다. 3중의 다중화 구조를 갖는 유압 DDV 구동장치의 운동 특성을 해석할 수 있는 수치해석 모델이 개발되었다.
압전초음파모터는 기존의 전자기식모터와는 달리 압전전체가 발생하는 초음파진동에 의한 마찰력으로 회전자의 구동력을 얻는 모터이다. 이는 구조가 간단하고, 저속에서 높은 토오크를 얻을 수 있어 감속기구 없이 직접구동이 가능한 장점이 있어 주목을 받고 있다. 그러나 이 모터는 인가주파수, 인가전압, 2상의 구동신호사이의 위상차 및 구동신호의 duty비 등에 따라 그 특성이 변하므로, 모터를 제어하기 위해서는 이러한 변수들에 대해 정밀한 특성측정이 필요하다. 본 연구에서는 초음파모터의 제작과 함께 컴퓨터인터페이스된 압전초음파모터 평가장치를 개발하였고, 제작한 초음파모터의 특성을 여러 구동변수에 대해 측정하였다. 구동변수들은 모두 디지털로 처리되므로, 초음파모터의 특성측정을 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라, 차후 초음파모터의 디지털제어에 기본 바탕이 된다.
본 논문에서는 압전소자 구동기를 모델링하고 이를 이용하여 제어기를 설계하였다. 지금까지 많이 쓰이고 있는 방법이 압전소자 구동기의 히스테리시스 특성에 대한 대략적인 모델링을 구하고 이의 역함수를 적용한 방법이었으나 오차가 많고 다른 시스템에 대한 적용이 어려운 단점이 있었다. 이에 정확한 예측이 가능한 모델링 방법을 사용하여 제어기 설계의 정확성을 기하였다. 압전소자 구동기의 히스테리시스 특성을 제거하기 위한 방법으로는 Signal Preshaping 과 PI-제어기를 사용한 피드백 제어를 사용하였다. 이에 따른 모델링 시스템에서의 모사와 이를 실제 시스템에 적용하여 얻어낸 실험치와 그 결과에 대해서 논하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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