• 한국철도학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.329-338
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• 2017

최근 철도차량용 보조전원장치는 시스템의 경량화를 위해 기존 60Hz 저주파 변압기를 제거하고 고주파 구동과 절연 특성을 갖는 '절연형 dc/dc 컨버터'를 적용하는 구조가 주목받고 있다. 본 논문에서는 '절연형 dc/dc 컨버터를 적용한 보조전원장치 구조'에 대해서 설명하고, 다양한 분석을 통해 보조전원장치의 고효율 및 경량화에 적합한 dc/dc 컨버터 및 구조를 제안하고자 한다. 대용량 IGBT 소자의 고주파 스위칭(경량화)을 위해 필수적인 '영전압-영전류-스위칭'특성을 갖는 '공진형 컨버터'를 활용하여 다양한 보조전원장치용 전력변환장치 구조(1-Stage와 2-Stage)를 제안하였고, 각각의 구조에 적합한 컨버터 회로를 선정한 후 설계 및 시뮬레이션을 통해 비교하였다. 1-Stage 구조의 경우 공진형 컨버터만을 사용하였고, 2-Stage 구조의 경우 공진형 컨버터와 공진형 컨버터의 입력전압 변동을 최소화하는 Pre-regulator를 적용하였다. Pre-regulator로서 감압 컨버터 또는 승압 컨버터를 각각 적용하여 서로 다른 2-Stage 구조를 구성하고 각 방식의 손실을 비교하였다. 회로에 사용되는 소자들의 전압 및 전류 스트레스를 고려하여 소자를 선정하고 시뮬레이션을 통해 동작을 검증하였으며, 손실 분석을 통해 고효율 및 경량화에 가장 적합한 구조 및 회로를 제안하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.1-5
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• 2000

최근 디지털 텔레비젼전 및 고해상도(High Definition) 텔레비전용 표시장치로 교류형 풀랴즈마 디스플레이가 각광 받고 있다. 상용화되고 있는 교류형 플라즈마 디스플레이의 구조를 보면 3전극행 면방전형(three electrodes surface discharge type)이 주류이다. 재의 효율은 11m/W의 수준으로 본격적인 상용화를 위해서는 효율의 향상이 관건이다. 효율 향상올 위해서는 패널 구조(Panel structure)의 개선도 필요하지만 주어진 구조에서 최대한의 효율을 갖도록하는 구동방법의 최적화가 선결 과제이다. 교류형 플라즈마 디스플레이의 방전 이미지는 연속되는 방전 발광에 의해 이루어 진다. 대부분의 전략 소모는 연속되논 발광을 위한 유지 방전에서 소모되기 때운에 유지방전의 파형의 최적화는 고 방전 효율을 위한 중요한 과제이다. 구동 방식으로서는 ADS(Address and Display period Separated) 구동이라는 방식이 일반적으로 널리 쓰이고 있다. 이 구동법의 평균 유지방전 주파수는 수십 [kHz]이지만 실제 주파수는 100[kHz]에서 200[kHz] 사이의 상당히 높은 값이다. 본 연구 결과에 따르면 형광체가 가시광을 방출시킬 때 형광체 재료의 특성상 감쇄시간(Decay Time)이 수 ms에 이른다. 만약 감쇄 시간이 유지방전 펄스으 주기보다 길다면 방전에서 만들어진 진공자외선(Vacuum Ultra Violet Rav)이 가시광으로 변환애 효과적으로 이용되지 못한다. 결국 발광 효율은 유지방전 주파수에 비례하여 감소한다. 결론적으로 말해 저 주파수 유지 방전으로 발광효율을 크게 개선할 수 있다.

• 정보처리학회논문지:소프트웨어 및 데이터공학
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• 제4권5호
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• pp.219-224
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• 2015

본 논문의 수중로봇 도미(Domi) ver1.0는 관상어용 물고기 로봇 개발을 목표로 연구 개발되었다. 물고기 로봇은 머리, 1단, 2단 몸체와 꼬리 부분과 2개의 구동 관절로 구성되어있다. 물고기 로봇의 추력에 적합한 구동부 선정을 위하여 물고기 로봇 모델링과 유영 해석을 통하여 관절 구동부가 설계되었다. 또한 물고기 로봇의 유영알고리즘은 Lighthill 운동학 해석을 기초로 생체 모방의 유영 근사화 방법을 적용하였다. 설계된 물고기는 수동유영 및 자율운영모드로 동작된다. 수동유영모드는 RF 송수신기를 이용하여 운용되며, 자율유영모드는 머리 부분에 부착된 PSD센서, 마이컴 제어부, 서보 구동장치에 의하여 구현된다. 본 설계된 물고기 로봇 도미 ver1.0은 수중 현장시험 평가를 통하여 추력, 내구성, 방수성 등의 성능이 우수함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.448-448
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• 2013

최근 생물학적 분석 기구에서 시료를 처리, 분리, 검출, 샘플링 또는 분석하기 위해 사용되는 마이크로펌프(Micropump)에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 전자소자의 성능과 신뢰성의 증진을 위한 전자소자의 열 문제를 해결하기 위해 냉각장치로 마이크로 펌프가 적용되기도 한다. 그 외에도 마이크로펌프는 다양한 분야에 응용이 가능하다. 마이크로펌프는 작동 방식에 따라 압전형, 공압형, 열공압형, 연동형 등의 여러 종류로 분류되고 있다. 그중에서도 최근에는 연동형 마이크로 펌프의 개발이 각광받고 있다. 기존의 연동형 펌프들은 다중 챔버를 가지고 있으며, 각각의 챔버 내에서 Dead volume이 많이 발생할 뿐만 아니라 이상적인 연동운동과는 차이가 많이 나는 문제점을 가지고 있다. 또한 압전방식과 열공압방식은 느린 응답성으로 인해 효율적인 유체 이동이 어렵다. 본 논문에서는 이상적인 연동운동을 구현하기 위하여 기존의 연동형 펌프의 단점을 보완하고, 하나의 챔버에 다중전극 구조를 가지는 정전기력방식의 연동형 펌프를 개발하였다. 정전기력방식으로 펌프를 구동함으로써, 저전력으로 펌프구동이 가능하며, 하나의 챔버에 다중전극을 설치함으로써 이상적인 연동운동을 재현하였다. 그리고 Dead volume을 최소화 하였다. 또한, 빠른 반응속도로 인해 효율적인 유체 이동을 실현시킬 수 있었다. 본 연구에서 제안된 마이크로 펌프의 구성은 크게 챔버, 박막, Inlet/outlet hole으로 구성되었다. 챔버는 Si-wafer에 wet etching 공정으로 제작 하였고 그 위에 알루미늄 박막을 200 nm 증착시켰다. 챔버는 가로 32 mm, 세로 5 mm, 깊이는 $15{\mu}m$, 부피는 $200{\mu}l$으로 제작되었다. 박막은 폴리이미드(polyimide)를 사용하여 $3{\mu}m$의 두께로 제작 되었으며, 폴리이미드 박막 사이에는 200 nm 두께의 4개의 알루미늄 박막 전극을 삽입시켰다. 삽입된 4개의 전극에 개별적인 전기신호를 보냄으로써 연동운동이 가능하다. Inlet/outlet hole은 직경 2 mm의 크기로 제작되었으며, 튜브를 연결하여 유체가 흐를 수 있는 체널을 형성하였다. 제작된 마이크로 펌프의 구동전압은 115 V이며, 인가되는 주파수를 1 Hz~100 KHz까지 변화시켜 유량을 측정하였다. 작동 유체는 공기이며, 유량측정은 튜브 내에 물방울을 삽입하여 시간에 따른 이동거리를 관측하였다. 측정결과 2.2 KHz에서 2.4 mm/min의 가장 높은 유량을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 제안된 연동형 마이크로펌프는 이상적인 연동운동이 가능함으로써 기존의 연동형 방식의 문제점을 보완하였으며, 생명과학, 의학, 화학 등의 분야에서 적용이 가능하리라 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.85-91
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• 2018

최근 초고층 건축물에서 화재로 인해 많은 인명피해가 발생하고 있다. 특히, 화재 발생시 생성되는 유독성 가스 및 연기로 인해 많은 사망자가 발생하고 있다. 이러한 인명피해를 줄이기 위한 방안으로 제연시스템이 도입되어 있다. 제연시스템은 초고층 건축물에서 연기의 확산을 방지하고 재실자의 안전한 피난을 도와주는 장치이다. 또한, 엘리베이터를 이용한 피난은 초고층 건축물에서 필수적인 피난 방법으로 여겨진다. 하지만, 엘리베이터 구동시 생성되는 강력한 압력장 및 유동변화로 인해 제연시스템의 성능확보에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 성능설계위주의 샌드위치 가압방식이 적용된 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동에 따른 제연성능 확보에 미치는 영향을 실험 및 수치해석 연구로 수행하였다. 실제 초고층 건축물에서 발생되는 창문, 방화문 그리고 엘리베이터의 누설면적은 화재안전기준 및 면적비를 이용하여 산출하였다. 실제 엘리베이터 속도 7 m/s~17 m/s에 해당하는 20 m/s~100 m/s로 동역학적 상사를 통해 엘리베이터 속도를 변경하였다. 그 결과 엘리베이터 속도가 빠르면 빠를수록 부속실과 화재실 간 차압이 크게 발생하였으며 관계식은 ${\Delta}P=40{\cdot}{\exp}$(-Ves /-104.7)-23.735로 산출되었다. 본 연구 결과는 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동을 고려한 제연시스템 설계 자료로 활용이 가능하다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.80-85
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• 2011

본 논문은 인휠형 휠체어에 있어 휠 림에 걸리는 외력을 차량의 전압과 회전 속도를 통해 예측하고 이를 통해 각 바퀴에 사용자의 힘에 따라 차량의 방향 및 속도를 제어할 수 있도록 고안된 제어기 설계에 관한 논문이다. 최근 노인 인구의 증가로 인해 노인 및 장애인을 위한 이동기기에 대한 관심이 증가되고 있다. 특히 많은 수의 고령자들이 휠체어를 이용하고 있다. 하지만 고령자의 경우 수동 휠체어 사용 시 국내 지형상의 문제로 인해 구동에 어려움을 겪는다. 또한 전동 휠체어의 경우 조이스틱으로 구동하므로 하체 근력 약화로 인해 휠체어를 이용하는 고령자의 경우, 상체 근력 또한 약화될 수 있다. 이를 극복하기 위해 림(rim)에 힘이 가해지는 힘의 크기를 파악하여 이에 상응하는 모터를 구동시키는 힘 보조형 인휠 전동기에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 힘 보조형 인휠 전동기의 경우 힘의 크기를 측정하기 위한 센서 모듈이 장착되어야 하며 이를 위해 힘의 크기를 측정하기 위한 별도의 림을 설계해야 하는 등 기구적 장치가 요구된다. 이에 본 논문에서는 이러한 힘의 크기를 측정하기 위한 림 설계 대신에 모터의 수학적 모델을 기초로 모터에 전달되는 전압과 바퀴의 현재 속도를 토대로 인휠형 모터에 걸리는 외력을 추정하고 이를 토대로 사용자의 이동 속도와 방향을 추정하여 모터를 이동시킬 수 있도록 하였다. 본 논문은 제안된 수학적 모델을 기초로 사용자의 구동 의지력을 정확하게 측정할 있었다. 또한 이를 기초로 한 제어기를 적용할 경우 인휠 휠체어를 사용자의 의지에 따라 이동할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.368-374
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• 2017

본 연구에서는 220[V] 상용전원을 대체한 태양전지 모듈을 응용하고 등 기구는 할로겐 등이나 나트륨 등을 대체한 LED 조명을 이용한 저전력형 LED 보안등을 개발하였다. 또한 LED 구동제어기의 발열문제와 구동전류를 최소화할 수 있는 PWM형 구동제어회로를 설계하였다. 개발된 시스템에서, 광 효율에 대한 측정값은 93.6 [lm/Ｗ] 이고, LED 램프의 발열 제어를 위하여 제어기 내부에 고 정밀 온도센서(TC1047A)를 사용하였다. LED 조명등에서 발생하는 고열을 제거하기 위하여 금속 삽입형 방열 장치를 통하여 대기 속으로 신속하게 다중분산 시키도록 설계하였다. LED 조명등의 발열제어 온도 범위는 $50{\sim}55[^{\circ}C]$였다. LED 보안등의 광속 및 점등 속도는 0.5[sec] 이고 LED 램프의 빔 확산 각도는 높이 6[m]를 기준으로 하는 배광곡선에 의해 약 $110[^{\circ}]$의 빔 각도를 얻었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.1879-1884
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• 2014

최근 미세접합 기술이 다양한 사회에서 주목받고 있다. 미세접합 기술은 레이저 접합 초음파 접합 등이 있다. 그러나 미세 접합의 연구가 많이 부족한 실정이다. 이에 본 논문에서는 초음파 접합장치 구동 시 열평형 상태에서 압전소자에 열영향을 최소화하기 위해 냉각관을 설계하였다. 또한 냉각관이 설계된 초음파 접합 장치를 이용하여 접합 실험을 실시하였다. 다꾸찌 실험계획법을 이용하여 실험을 실시하였으며, 기초실험을 통해 공정변수와 반응 변수를 설정하였다. 접합 실험의 신뢰도를 검증하기 위하여 접합 계면의 미세조직을 관찰하였고, 인장실험을 통해 접합 강도를 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.1161-1166
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• 2017

최근 디스플레이 기술 발전과 함께 AMOLED(Active Matrix OLED) 패널(Panel)의 생산과 수요가 급증하고 있다. AMOLED 패널은 기본적으로 LCD와는 다르게 백라이트(Backlight)를 필요로 하지 않아 적은 소비전력으로 선명도 있는 영상의 출력이 가능하다. 따라서 세계적으로 AMOLED 시장이 커지고 있다. 이에 따라 생산에 필요한 검사 장치의 수요도 확산되고 있다. AMOLED 패널 에이징(Aging) 시스템의 검사 장치는 MES(Manufacturing Execution System), MIS(Management Information System)와 연동하여 운영되며, 네트워크 환경을 구축하는 것이 효율적이다. 패널 에이징에 사용되는 검사 장치는 다중 신호를 출력하는 기능을 가진 신호 생성기(Pattern Generator)이다. 다수개의 신호 생성기를 운영하기 위해서는 효율적인 설계가 필요하다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 신호 생성기를 원격으로 통합 제어하기 위한 방법과 AMOLED 패널을 구동시키기 위한 방법을 제안하고 이를 구현하였으며, 이에 따른 타이밍과 전원 설정 결과를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권6호
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• pp.623-628
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• 2010

본 논문은 풍력에 의해 구동되는 압전효과 기반의 무구속 휴대용 전원 장치를 제안한다. 기계적 에너지를 효율적으로 변환하는 메커니즘의 한가지로 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 압전효과를 이용하는 방법이 있다. 압전효과는 주기적으로 변하는 응력을 필요로 하지만, 자연 바람은 거의 일정한 속도를 보이거나, 변화하더라도 매우 느리고 불규칙적인 주파수를 갖기 때문에, 효과적으로 전기적 에너지를 얻어내기 힘들다. 본 연구에서는 바람을 프로펠러에 통과시켜, 손쉽게 주기적으로 변하는 응력을 만들어내고, 이를 압전외팔보에 전달하여 효율적으로 에너지를 변환하였다. 본 연구결과는 유비쿼터스 센서네트워크 시스템에 대한 에너지 공급의 실질적인 해결책이 되리라고 기대된다.