전력용 개폐장치인 진공차단기의 차단부가 송배전 시스템에 30 [kA] 정도의 커다란 사고전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 동작될 때 차단부 내부 전극 사이에 25,000 [K] 이상의 아크 플라즈마가 발생하게 된다. 두 전극 사이에 발생된 아크 플라즈마는 약 10 ms~20 ms 동안 지속되다가 교류전원의 전류영점 부근에서 회복된 절연성능으로 인하여 자연스럽게 소멸되지만, 대전류 구간동안 아크 플라즈마의 집중 현상 등에 의하여 전극의 심각한 손상 등이 발생되면 절연성능이 요구된 만큼 회복되지 못하여 사고전류를 차단하지 못하며 시스템에 연결된 기기들에게 심각한 손상을 입히고 정전사고를 일으킨다. 본 연구에서는 전자계-열유동 연성해석기법을 이용한 축자계 진공차단부에서 발생하는 아크 플라즈마의 3차원 수치해석을 통하여 전극의 심각한 손상을 입히는 아크플라즈마의 집중 현상에 관한 축자계의 영향을 고찰하고자 한다. 수치해석을 위한 아크 영역은 양극과 음극의 직경과 같은 직경의 원기둥으로 가정하였고, 전자계 해석으로부터 얻어진 로렌츠 힘과 줄열을 열유동 해석을 위한 Navier-Stokes 방정식의 파라미터로 입력하여 해석을 수행함으로써 전자계와 유체역학적인 영역을 동시에 연계한 순차적 일방향 연성해석 기법을 적용하였다. 컵형 축자계 진공차단부 내 아크영역에서의 로렌츠 힘의 특성과 온도분포에 대하여 수치해석을 수행하였고, 크기가 다른 두 로렌츠 힘에 의하여 양극표면으로 집중되는 온도분포의 크기를 비교함으로써 진공아크 플라즈마의 집중현상에 영향을 미치는 주요 요소를 규명할 수 있었다.
근역장 측정 알고리즘 유도를 간략화하기 위하여 심플렉틱 공간에 기반을 둔 심플렉틱 형태를 근역장 탐침 교정 방정식에 도입한다. 근역장 탐침 교정 방정식 유도를 위해 로렌츠 상호작용 원리를 이용한다. 심플렉틱 형태를 이용하면 복잡한 이중적분에 대한 고려가 필요 없으므로 근역장 탐침 교정 방정식이 간략화 된다.
본 논문에서는 공학적 응용을 위한 로렌츠 카오스 시스템을 연산증폭기, 곱셈기 등을 이용하여 전자회로로 설계하였다. 시간파형, 위상특성 등 여러 가지 카오스 동적특성 등을 PSPICE 모의실험을 통하여 파악하였다. 저항값의 변화를 통하여 카오스 특성을 얻기 위한 최적화 된 회로 파라미터를 구하였으며, 각 저항값의 변화에 따른 시간파형 특성 및 위상 특성을 구하였다.
이 논문에서는 로렌츠시스템에 바탕을 둔 신호 덧씌우기 방법의 한 구조를 생각하였는데, 이는 정보신호를 송신시스템 안으로 귀환시키는 구조이다. 이 방법은 수신쪽에서 정보신호를 정확히 복원하며 정보신호의 크기를 크게 할 수 있다. 모의실험을 통하여 정보신호의 복원과 암호화 특성을 살펴보았다. 그리하여 다른 방식보다 성능이 뛰어남을 알 수 있었다.
In this paper, an angular self-sensing algorithm is proposed and implemented to a Lorentz force type integrated motor-bearing system. It is based on the principle that the flux linkages of stator windings, calculated from the voltage and torque control current, are the functions of the rotor angle. The tracking angular position error is proven to vanish using the Lyapunov stability method, and the experimental results show that the initial error decays within about 5 seconds. It is found that the resolution of the algorithm remains about 1º over the speed range of 100 to 1000 rpm.
We present a novel micropump of which pumping mechanism is based upon MHD (Magnetohydrodynamic) principle. The MHD micropump uses Lorentz force as pumping source. In the MHD micropump, Lorentz force is applied into initially stagnant conducting fluid to drive it in magnetic and electric field to flow in both directions. The performance of the MHD micropump is obtained by measuring the pressure head difference and flow rate as applied voltage changes from 10 to 60 V DC at 0.19 and 0.44 Tesla. The pressure head difference is 18 mm at 38 mA and the flow rate is 63 ${\mu}{\ell}$ /min at 1.8 mA when the inside diameter of inlet/outlet tube is 2 mm and the magnetic flux density is 0.44 Tesla.
본 논문에서는 작동 평면상의 네 위치에서 사중안정점을 가지는 신개념 전자기형 마이크로 액추에이터의 구조체와 전자기 로렌츠력을 이용하는 구동 방식을 제시하고, 이의 타당성을 비선형 구조해석 및 전기-열해석을 통하여 검증하였다. 사중안정성 액추에이터의 구현을 위해서 관련 분야에서 널리 연구되고 있는 쌍안정성 액추에 이터의 개념을 확장 응용하였다. 비선형 유한요소해석을 이용하여 사중안정성 미소 구조체의 정적 해석과 과도동 적 해석을 수행함으로써 액추에이터 구조체의 다중안정성 유무를 파악하고 이 결과를 분석하여 구조체 설계에 반영하였다. 사중안정성 미소 구조체를 도체화하여 자기장 내에서 구조체에 전류를 통할 때에 발생하는 로렌츠력으로 평면상의 네 안정점으로 구조체를 구동할 수 있도록 고안하고, 그 때 필요한 구동전류의 크기 및 전자기 구동에 의한 주울열에 의한 온도분포를 계산하여 전반적인 타당성을 검토하였다. 본 논문은 지금까지의 관심 대상인 쌍안정성의 이용이 아니라 더욱 확장된 다중안정성을 가진 미소 액추에이터의 구조체와 전자기 구동방법을 제안하여 향후에 다중안정성을 필요로 하는 마이크로 시스템에 활용될 수 있도록 하는데 그 의미가 있다.
본 논문에서는, 자기유체역학(MHD)을 기반으로 마이크로 채널 내부에 다중 와류 유동을 발생시키는 새로운 형태의 카오스 마이크로 믹서를 제안한다. 제안된 마이크로 믹서의 마이크로 채널 내부에는 양측면과 바닥면에 전극들이 배치되어 있다. 배치된 전극들에 인가되는 전압 조건에 따라 다양한 형태로 로렌츠 힘이 유도되며, 이렇게 유도된 로렌츠 힘은 마이크로 채널 내부 유체의 추진 및 혼합을 야기할 수 있다. 제안된 MHD 마이크로 믹서의 혼합 양상을 평가하기 위해 3 차원 전산유체역학 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 통해 다양한 유동 조건에 대해 MHD 마이크로 믹서의 혼합 성능을 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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