• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.383-391
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• 2020

연구목적 : 에너지 저장실의 외부 화염에 의한 내부자기 점화 및 점화를 식별하고, 과열로 인한 점화와 외부 열원에 의한 점화의 차이를 분석하는 것이다. 연구방법 : 분리막 녹는점 측정, 배터리 외부 수열 실험, 배터리 과충전 실험, 과충전과 외부수열에 의한 연소 시 전극 판 비교분석, 과충전 연소 특징, 외부수열 화재 연소특징, 3.4(전극판 비교)/ 3.5(과충전)/ 3.6(외부수열) 분석 실험을 하였다. 연구결과: 화재 발생 시까지 센서의 위치에 따른 온도 차이가 극심했음으로 기존처럼 한 모듈 당 온도 센서 두 개로는 측정값이 부족해 온도제어를 통한 화재를 사전에 방지할 수 없다고 판단한다. 결론: 단락이 점화원으로 작용하여 혼합가스에 착화돼 가스폭발이 발생하고, 폭발 압력에 의해 전극이 잘게 파손되며, 가루형태의 리튬산화물이 불꽃반응에 의해 폭죽과 유사한 불꽃이 분출되었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.451-452
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• 2019

본 논문은 과충전 및 과방전의 원인이 되는 배터리팩 내부 셀의 불균형으로 인한 셀 간 전압 편차를 분석하기 위해 24s 1p로 구성된 배터리 팩을 사용하여 전기적 열화 실험을 진행하였다. 만충 만방 실험 결과에서 SOC 구간에 따른 셀 간 전압 편차를 분석하였으며, 사이클 증가로 인한 열화와 상관관계가 높은 구간을 분석하여 열화 판단의 파라미터로 제안한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.273-274
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• 2016

본 논문에서는 LLC 공진형 컨버터 기반 리튬 이온 배터리 충전기의 통합형 보상기를 제안하였다. 제안한 보상기는 실효 커패시턴스의 변화를 고려할 수 있는 배터리 모델 기반으로 설계되어 전 충전 구간 동안 안정적인 동작이 가능하며 정전류-정전압 (CC-CV) 충전을 하나의 보상기로 구현하여 충전 모드 변환시의 과도 특성을 가지지 않는다. 제안한 통합형 보상기의 설계는 기본파 근사법과 확장기술함수를 활용하여 진행 하였으며, LLC 공진형 컨버터와 배터리팩을 이용한 실험결과를 통하여 그 유효성을 검증 하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권4호
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• pp.111-120
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• 2016

본 논문은 휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성을 분석하기 위한 실험적 연구로서, 실험은 스마트폰 배터리로 사용되고 있는 리튬-이온 배터리를 대상으로 하여 사용상 부주의 또는 이상상태 등에서 폭발 및 화재가 발생될 가능성이 있는 과충전, 내부단락 및 외부단락 그리고 열충격에 의한 실험을 진행하였다. 리튬-이온 배터리는 과충전 및 외부단락 실험의 경우 보호회로가 정상적으로 작동될 때는 폭발 및 화재 위험성이 없었으나, 보호회로가 고장상태를 가정하였을 때 폭발 및 화재 위험성이 크게 나타났다. 내부단락 및 열충격 실험의 경우 충전상태에 따라 위험성에 차이가 나타났다. 즉, 완방전 상태에서는 폭발 및 화재 위험성이 낮았으나, 완충전 상태에서는 폭발 및 화재 위험성이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 실험결과 휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성을 최소화하기 위해서는 보호회로 고장시 알람장치 및 배터리 케이스 강화 그리고 고온방지를 위한 냉각장치 등의 안전장치의 강화가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권4호
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• pp.59-69
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• 2019

본 논문은 ESS 리튬배터리의 과충전 및 외부수열에 따른 화재위험성에 관한 실험적 연구이다. 과충전 실험결과 벤트 발생 후 가연성 가스 및 연기가 서서히 증가되다 착화가 발생했고, 충전된 에너지가 한순간에 급격히 방출되면서 화염분출 및 불티를 동반한 폭발적인 연소형태가 나타났다. 반면, 외부수열 실험결과 벤트 발생 후 엄청난 양의 가연성 가스 및 연기가 다량 배출되다 착화되어, 방출된 에너지로 인해 충전된 에너지양 자체가 급격히 감소되어 화염발생 후 과충전과 비교했을 때 소극적인 연소형태가 나타났다. 소손특성 분석결과 육안 및 X-ray 검사를 통해 과충전과 외부수열(외부화염)의 차이점을 찾을 수 있었다. 즉, 과충전의 경우 내부 극판이 완전히 파괴되어 부서지고, 극판에서 천공이 관찰되었으나, 외부수열의 경우 내부 전극판의 소손정도가 심하지 않고 형태를 유지하고 있었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.127-133
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• 2008

본 논문에서는 무정전 전원시스템(UPS : Uninterruptible Power Supply)의 에너지 저장용으로 사용되는 납축전지를 최적의 상태로 유지, 관리하는 배터리관리시스템을 설계, 제작하고, 잔존용량을 추정하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 배터리관리시스템은 배터리의 충 방전 전류를 제어하여 과방전 및 과충전으로부터 배터리를 보호하며, 충 방전 시 배터리 잔존용량(SOC)을 예측하여 배터리를 최적 상태로 유지하도록 하는 알고리즘이 적용된다. 또한 충 방전 시험기를 이용한 실험과 UPS에 장착한 후 성능 실험을 통해, 제작된 시스템의 성능 및 제안된 배터리 잔존용량 추정 알고리즘의 타당성을 입증한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.53-54
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• 2017

본 논문에서는 스마트폰 배터리로 사용되는 리튬 이온 배터리에서 과충전, 과방전, 단락 등으로 인한 폭발 위험성을 막기 위해 사용되는 배터리 보호회로 모듈에 대한 정전기 방전 실험을 연구하였다. 실험 시료로 S사의 리튬이온 배터리를 사용하였고, 정전기 방전 인가를 위해 IEC 61000-4-2 표준에 호환되는 ESD Gun simulator를 사용하였다. 배터리 보호회로 모듈의 여러 핀에 2kV ~ 10kV에서는 2kV 단위로 증가시키고, 10kV ~ 30kV에서는 5kV단위로 증가시켜 접촉방전을 인가하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.453-454
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• 2019

본 논문은 ESS(Energy Storage System)의 과충전, 과방전으로 인한 열 폭주 현상을 방지하기 위한 사전 연구로 원통형 리튬이온 단일 셀의 충/방전에 따른 열 분포를 열화상 카메라로 촬영하여 분석하였다. 실험을 통한 열 분포 이미지를 학습 데이터로 구성하여, SOC(State of Charge)를 추정하는 CNN(Convolution Neural Network) 모델을 제안한다.

• 한국정보기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.55-64
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• 2020

태양광 시스템의 안정성과 신뢰성 향상을 위해서는 배터리의 잔존량 (State of Charge, SOC)을 정확하게 추정하여야 한다. 본 연구에서는 gradient descent, Levenberg-Marquardt 및 scaled conjugate gradient 학습방법을 사용한 인공 신경회로망 (Artificial Neural Networks, ANN)과 적응형 뉴로-퍼지 추론 시스템 (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, ANFIS)을 사용한 SOC 추정방법을 제안한다. 입력으로는 충전 시작 전압 및 적류적산법을 통해 구한 충전 전류를 사용하여 추정된 SOC를 출력한다. 4개의 모델 (ANN-GD, ANN-LM, ANN-SCG, 및 ANFIS)을 사용하여 SOC 추정 방법을 구현하였고 실험을 통해 MATLAB을 사용하여 4개의 모델의 성능을 비교 분석하였다. 실험 결과로부터 ANFIS 모델을 사용한 배터리의 SOC 추정이 가장 정확도가 높았으며 빠른 속도로 수렴함을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.21-26
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• 2011

본 논문에서는 에너지원에 따른 이동전화기(SCH_W830) 배터리의 소손 패턴을 제시함으로써 소비자분쟁 해결의 자료로 활용하고자 한다. 실험이 진행될 때의 주위 온도는 $22{\pm}2^{\circ}C$, 습도는 40~60 %를 유지함으로써 신뢰성을 확보하였다. 실험에 사용된 이동전화기의 배터리 전압은 양극(+)과 음극 (1)(-) 사이의 전압은 4.19 V이며, 양극(+)과 음극 (2)(-) 사이의 전압은 4.18 V로 측정되었다. 일반화염 인가에 의한 이동 전화기의 난연성 시험은 한국산업규격(KS)을 적용하였으며, 일반화염이 30 sec 동안 외함에 인가되어도 내장된 배터리의 소손은 없는 것으로 확인되었다. 생리 식염수(NaCl, 0.9%)에 이동전화기를 180 sec 침수시킨 결과 배터리 단자 사이에 누설전류에 의한 발열로 탄화 및 용융이 발생한 흔적을 확인할 수 있었다. 전자레인지(MWO)를 이용하여 70 sec 동안 이동전화기를 가열하면 금속홀더, 충전용 커넥터, 안테나 등이 내장된 부분에서 용융 및 변색이 확인되며, 그 밖의 부분은 특이사항이 없는 것을 알 수 있다. 즉, 인가된 에너지원의 종류에 따라 이동전화기 외형의 탄화, 내장된 금속 및 유전체, 배터리 단자대의 손상 및 변형 등이 다르게 발생하지만 전압은 비교적 일정한 특성을 보이는 것으로 보아 연소의 확산 패턴, 금속의 용융 및 변형 부분의 특성을 종합적으로 고려하여 해석하면 소손 원인 판정이 가능하다.