• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.287-287
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• 2009

연료전지는 전기에너지와 열에너지를 동시에 사용 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 유해 배기물이 거의 없으므로 친환경적이다. 따라서 환경문제가 대두되고 있는 오늘날, 고효율 친환경의 연료 전지는 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 보일러와 계통선에서 열과 전기를 공급받는 기존방식에 비해 연료전지 코제너레이션 시스템의 경우 20%이상 에너지 절감율을 향상시킬 수 있다. 기존 10kW이하의 소용량 발전설비의 경우 대형 발전소와 같은 수준인 30%이상의 전기 효율을 기대할 수 없으나 고분자 전해질 연료전지를 적용할 경우 1kW급에서도 35%의 전기 효율을 기대할 수 있으며 열회수까지 고려할 경우 80%에 가까운 열효율을 달성할 수 있다.(4)연료전지 시스템은 연료전지 스택 이외에, 연료변환장치, 급기설비, 열 및 물관리 설비, 전력변환장치 그리고 제어 장치 등으로 구성된다. 연료전지 시스템 성능은 연료전지 스택의 성능에 가장 의존적인데 연료전지 스택의 성능은 같은 스택이라도 운전 및 제어 방법에 따라서 다양하게 변할 수 있다. 실제로 연료전지 스택 자체의 전기 변환 효율은 최대 40% 까지로 매우 높으나, 다양한 운전 조건에 따라 효율이 30~40% 수준에서 변화는 것이 현실이다. 때문에 시스템을 설계할 때에는 종합화된 시스템 측면에서의 운전까지 고려한 설계와 성능 해석이 필요하다. 그간 연료전지를 활용한 가정용 열병합 발전분야에서는 시스템 설계를 위한 시뮬레이션 기반 성능 해석에 관한 연구가 활발히 진행되어왔다. 하지만 연료전지 스택의 경우 간이화된 성능 모델식을 사용하여 이로 인한 성능 예측모델의 오차가 크게 발생하여 전체 시스템 최적화의 저해요인으로 작용하여왔다. 따라서 본 연구에서는 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템을 자체적으로 설계 개발하였으며 이 중 연료전지 스택의 성능모델을 실험기반으로 구축하였다. 먼저 가정용 연료전지 열병합 발전 시스템의 설계는 크게 네 단계로 구분되며 이는 1) 시스템 개념 설계, 2) 연료전지 스택 설계, 3) 주변장치 설계, 4) 제어시스템 설계로 이뤄진다. 연료전지 스택의 성능 모델은 고분자연료전지의 성능에 가장 민감하게 영향을 미치는 온도 및 습도의 변화에 따른 다양한 스택 성능을 예측 가능하도록 개발하였으며 이는 간단한 이론 모델의 구조에 실험 데이터를 기반으로 모델 파라미터를 도출하는 기법으로 이뤄졌다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.127-128
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• 2015

에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)은 태양광(PV), 풍력(WT) 등과 같은 신재생 에너지 출력안정화, 계통 전력품질 개선, 수용가 에너지효율화 등의 분야에 이용되고 있다. 에너지 저장 시스템은 전력변환장치와 에너지 저장 장치로 구성되며, 에너지 저장 장치로 배터리를 많이 사용하고 있다. 전력변환장치 및 제어기의 설계 및 검증을 위해서는 배터리를 전력변환장치에 연계하여야 한다. 하지만 배터리의 경우 고가에 관리가 어렵기 때문에 일반적으로 DC전원 모의 장치를 이용한다. 본 논문에서는 에너지 저장 시스템용 전력 변환장치 및 제어기의 설계 및 현실적인 검증이 가능하도록 배터리 특성을 고려한 DC전원 모의장치를 개발하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.97-98
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• 2015

에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)은 태양광(PV)발전, 풍력(WT)발전시스템 등과 같은 신재생 에너지 출력안정화, 계통 전력품질 개선, 수용가 에너지효율화 등의 분야에 이용되고 있다. 에너지 저장 시스템은 전력변환장치와 에너지 저장 장치로 구성되며, 에너지 저장 장치로 배터리를 많이 사용하고 있다. 전력변환장치 및 제어기의 설계 및 검증을 위해서는 배터리를 전력변환장치에 연계하여야 하지만 배터리의 경우 고가에 관리가 어려운 문제로 인해 일반적으로 배터리 모의 장치를 이용한다. 본 논문에서는 대용량 에너지 저장 시스템용 전력변환장치 및 제어기의 설계와 현실적인 검증이 가능한 MW급 PCS 성능검증용 배터리 모의장치를 개발하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2010.07a
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• pp.359-360
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• 2010

최근 에너지의 근원이 되는 원유가의 급등으로 인해 에너지 소비에 대한 국내외적인 관심이 증폭되어 에너지를 소비하는 측의 효율개선에 대한 요구가 급등하고 있으며 전력변환기 시장에서도 효율이 전력변환기의 사용자의 선택기준이 될 정도로 매우 강력한 실정이다. 본 논문에서는 DSP(TMS320F28035)를 이용한 2kW급 고효율 Bridgeless PFC Converter를 제안한다. 제안된 Converter를 실험을 통해 고효율과 고전력밀도의 기능을 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.355-355
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• 2011

최근 석유 자원의 고갈로 인하여 요구되는 대체 에너지 개발의 필요성이 대두되고 있다. 그 중 태양에너지는 지구의 생명체가 살아가는 에너지의 근원으로서 매초 800~1000 W에 달하는 에너지양으로 볼 때 태양은 인류가 가장 풍부하게 활용할 수 있는 에너지원이다. 태양에너지를 이용한 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs)는 제조원가를 낮출 수 있고, 유리 전극을 이용한 투명한 태양전지를 제조할 수 있어 건물의 유리창등으로 응용할 수 있는 장점이있다. 이러한 태양전지의 에너지 변환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 흡착된 염료에서 발생되는 광전자가 전해질의 산화, 환원되는 요오드 이온(I-/I3-)과의 재결합(recombination)현상으로 인해 광전변환효율이 떨어지는 현상이 발생한다. 이에 본 연구는 TiO2 전극 위에 높은 밴드 갭(band-gap)을 가지는 Al2O3 박막을 TriMethylAluminium(TMA) 전구체를 이용한 Atomic Layer Deposition(ALD) 공정을 사용하여 증착, 재결합 방지 효과에 대한 연구를 진행하였다.

• Electronics and Telecommunications Trends
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• v.24 no.6
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• pp.11-21
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• 2009

에너지를 절약하고 제품을 축소하기 위하여 전력공급 장치나 전력변환 장치에 사용되는 전력반도체는 전력용 파워스위칭 소자와 제어 IC로 구성되어 전력을 시스템에 맞게 배분하는 제어와 변환기능을 가진 반도체로 단순히 전력을 조절하고 전달하는 역할에서 에너지효율 제고 및 시스템 안정성과 신뢰성을 좌우하는 역할로 확장되어 가고 있고, 교토의정서 등의 지구 온난화 방지노력과 글로벌 환경규제의 확대로 친환경 절전형 부품/시스템 개발이 절실히 요구되는 실정이다. 이에 따라, 본 고에서는 스마트환경, 그린에너지, 예방진단 등 미래 인간생활 대응을 통해 신기술 및 신시장을 창출하는 신성장 동력 분야인 저전력, 고효율, 저발열, 저소음 등 환경 친화적으로 동작하여 에너지 효율 및 $CO_2$ 배출에 직접적인 영향을 미치는 친환경 절전형 전력반도체 기술 동향에 대해 논의하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2020.08a
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• pp.133-135
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• 2020

배터리의 가용 영역에 따른 효율적인 운영 방법을 판단하기 위해 방전 깊이(Depth of Discharge; DOD)에 따라 배터리의 노화 상태 및 에너지를 계산하여 최적의 가용 영역을 판단한다. 배터리의 상태를 판단하기 위한 지표로써 건강 상태(State of Discharge; DOD)와 출력 상태(State of Power; SOP)의 분석을 통해 비교한다. 노화 파라미터 및 DOD에 따른 노화 차이를 반영한 알고리즘 구현 및 배터리팩과 시스템 레벨의 효율적인 운영 방안에 관해 연구한다.

• Journal of the KSME
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• v.33 no.1
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• pp.3-13
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• 1993

열에너지를 기계에너지로 변환하여 다시 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 발전설비로는 원자력발전, 석탄-석유 화력발전이 주종을 이루고 있으나 최근에는 원자력안전과 폐기물 처리 문제 및 화력발전의 엄격한 환경공해 규제의 제약 때문에 청전연료를 사용하는 가스터빈을 응 용한 고효율 복합 발전설비가 점차 각광을 받기 시작하고 있다. 최근에 국내에서도 국책 연구 과제로 고효율 가스터빈 연구개발이 진행되고 있고 가스터빈 제작에 대기업체의 참여와 관심이 증가되고 있는 것은 다행한 일이며 이러한 체제에 가스터빈 이해에 다소나마 도움이 되고자 그 현황과 전망에 대하여 살펴보고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.64.2-64.2
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• 2011

a-Si 박막 태양전지는 a-Si:H을 유리 기판 사이에 주입해 만드는 태양전지로, 뛰어난 적용성과 경제성을 지녔으나 c-Si 태양전지에 비해 낮은 변환 효율을 보이는 단점이 있다. 변환 효율을 높이기 위한 연구 방법으로는 a-Si 박막 태양전지 단일cell 제작 시 high Bandgap을 가지는 p-layer를 사용함으로 높은 Voc와 Jsc의 향상에 기여할 수 있는데, 이 때 p-layer의 defect 증가와 activation energy 증가도 동시에 일어나 변환 효율의 증가폭을 감소시킨다. 이를 보완하기 위해 본 실험에서는 p-layer에 기존의 p-a-Si:H를 사용함과 동시에 high Bandgap의 buffer layer를 p-layer와 i-layer 사이에 삽입함으로써 그 장점을 유지하고 높은 defect과 낮은 activation energy의 영향을 최소화하였다. ASA 시뮬레이션을 통해 a-Si:H보다 high Bandgap을 가지는 a-SiOx 박막을 사용하여 p-type buffer layer의 두께를 2nm, Bandgap 2.0eV, activation energy를 0.55eV로 설정하고, i-type buffer layer의 두께를 2nm, Bandgap 1.8eV로 설정하여 삽입하였을 때 박막 태양전지의 변환 효율 10.74%를 달성할 수 있었다. (Voc=904mV, Jsc=$17.48mA/cm^2$, FF=67.97).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.175-175
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• 2011

최근 석유 자원의 고갈로 인하여 요구되는 대체 에너지 개발의 필요성이 대두되고 있다. 그중 태양에너지는 지구의 생명체가 살아가는 에너지의 근원으로서 매초 800~1,000 W에 달하는 에너지양으로 볼 때 태양은 인류가 가장 풍부하게 활용할 수 있는 에너지원이다. 태양에너지를 이용한 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs)는 제조원가를 낮출 수 있고, 유리 전극을 이용한 투명한 태양전지를 제조할 수 있어 건물의 유리창등으로 응용할 수 있는 장점이있다. 이러한 광변환 효율을 증가시키기 위한 방법으로 전기방사 TiO2 Nanofiber를 기계적으로 갈아서 제조한 TiO2 Nanorod 와 TiO2 Nanoparticle를 섞어서 만든 paste를 이용하여 넓은 표면적과 빠른 전자수송도를 갖게 하였고, 흡착된 염료에서 발생되는 광전자가 전해질의 산화, 환원되는 요오드 이온(I-/I3-)과의 재결합(recombination)현상을 TiO2 전극 위에 높은 밴드갭(band-gap)을 가지는 Al2O3 박막을 TriMethylAluminium (TMA) 전구체를 이용한 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 공정을 사용하여 진공증착 통해 광전변환효율이 떨어지는 현상을 방지하여 효율을 높였다.