금속수소화물은 열에너지 및 수소저장 또는 에너지변환장치 등에 많은 응용이 기대되고 있다. 특히 금속수소화물을 이용한 최근의 에너지 변환기술은 기술적으로 뿐만 아니라 경제성면에서도 그 가능성이 한층 높아지고 있다. 본문에서는 이와 같은 열변환장치의 하나인 열펌프의 제작에 필요한 동적특성을 P-C-T, 열 및 물질전달, 흡 탈착반응속도 그리고 성능 등의 관계에서 그 발전과정을 살펴보고, 그밖에 실용화에 따른 문제성도 논의하였다.
최근 풍력발전 시스템은 가장 빨리 발전하고 있는 신재생 에너지원중 하나로 각광을 받고 있으며, 풍력발전 시스템의 주된 관심사는 어떻게 광범위한 풍속의 변화에서도 효율적으로 시스템을 동작시키는 가에 있다. 가변속 풍력발전 시스템은 고정속 풍력발전 시스템에 비해 더 높은 에너지 효율, 낮은 컴포넌트 스트레스를 달성할 수 있다는 장점을 갖는다. 일반적으로 가변속 풍력발전 시스템의 제어를 위해서는 풍속정보의 취득이 필수적으로 요구된다. 하지만 풍속계 등에 의해 측정된 풍속은 여러 요인에 의해 정확하지 않다는 문제점을 갖는다. 이에 본 연구에서는 풍속의 추정을 위한 칼만 필터와 칼만 필터에 의해 추정된 정보를 사용하여 학습된 인공신경망으로부터 최적의 로터 회전 속도를 유추할 수 있는 새로운 형태의 가변속 풍력발전 시스템을 위한 제어 알고리듬을 제안하고자 한다. 또한 Matlab의 시뮬링크를 사용하여 다양한 시뮬레이션 수행하여 제안된 기법의 유용성을 확인하고자 한다.
도심용 무인항공기의 사용범위가 넓어지면서 다양한 미션을 효율적으로 수행하기 위해서는 배터리를 합리적으로 운용해야 한다. 배터리를 합리적으로 운용하기 위해서는 실제 비행 미션을 수행하기 전에 다양한 시뮬레이션을 통해 최적의 경로를 도출할 수 있다. 이를 위해서는 배터리의 전력 소모 및 에너지 잔량을 예측 하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 도심용 무인항공기의 비행 중 속도 및 가속도에 따른 소비전력 간의 관계성을 분석하고 이를 이용해 빠르게 소비전력을 도출 할 수 있는 선형 전력 소모 모델을 도출하였다. 또한, 정확한 전력 소모를 예측하기 위해서 딥러닝에 기반한 전력 소모 모델을 도출하였다. 이때 정확하며 효율적인 전력소모 모델을 얻기 위해 모델링 입력 값으로 1) GPS 3축 속도 및 가속도, 2) IMU 3축 속도, 3) IMU 3축 속도 및 가속도 데이터를 사용한 모델들을 도출하여 비교하였다. 최종적으로 얻은 모델은 전력소모 오차율 5.86%을 얻었으며, 누적 에너지 오차율 1.50%를 얻었다.
드리프트 영역에서의 속도 오버슈트 효과를 이용하여 서브밀리미터파 주파수 영역에서 동작하는 새로운 주행 시간 소자를 제안한다. 이 소자를 속도 오버슈트 주행 시간(VOTT) 다이오드라 명명한다. 이 소자는 캐리어 주입 메커니즘으로 빠르게 이루어지는 이종구조 터널링을 이용하며, 속도 오버슈트 효과를 최적화하기 위하여 짧은 드리프트 영역을 갖는다. 변환효율을 증대시키기 위하여 에너지 대역 간극을 경사시키는 방법으로 드리프트영역을 설계한다. 모의실험결과에 따르면 이 소자는 THz 영역에서 동작하리라 기대된다.
탄소재료의 산화반응을 설명한 대부분의 논문은 TGA(Thermo Gravimetric Analysis)를 이용한 연구이다. TGA 장치는 가열이 필요한 물질의 반응연구에 다양하게 이용되고 있는데, 온도에 대한 무게 변화를 간편하게 알 수 있다는 장점과 함께 보편적으로 편리한 Arrhenius형태의 속도식으로 해석된다. 많은 연구자들은 TGA를 이용하여 다양한 탄소재료에 대한 반응속도상수를 구하였으며, 반응기체, 반응온도 및 원료물질에 따라 다른 속도를 나타내는 실험결과를 표준화된 속도식으로 표현하고자 하는 노력이 있었다. 그러나 이런 대부분의 연구는 coal 등과 같은 탄소재료의 연소특성을 이용하려는 에너지 변환 연구가 주를 이루어 왔으며, 탄소섬유의 산화반응에 대한 표준화 식으로 해석한 보고는 거의 없는 실정이다. 이 연구에서는 내부구조가 현격하게 차이나는 다른 두 종류의 피치계 탄소섬유를 TGA를 이용하여 등온 산화반응 시켰다. 반응기체의 종류와 반응온도를 변화시켜 산화반응조건에 따른 중량변화를 관찰하였고, 여러 산화조건에서 얻어진 산화속도를 Kasaoka 등에 의해 제안된 표준화식을 이용하여 산화반응의 평균 속도상수 K와 전환율이 0.5일 때의 속도상수 $k_{f=0.5}$ 결과를 비교하여 산화 반응속도를 정량적으로 해석하고자 하였다.다.
일반적으로 교통운영 시스템에 대한 효과를 평가하기 위해서 구간통행 시간, 통행속도, 지정체율 등과 같은 효과척도(MOE: measure of effectiveness)가 사용된다. 그러나, 에너지에 대한 관심이 극히 높은 상황에서는 기존의 교통측면의 효과척도 이외에 에너지소모라는 효과척도가 교통운영시스템의 MOE로서 대안평가에서 점차로 중요한 영향을 발휘할 수 있다. 본 연구는 교통운영방식별 에너지효율성에 대한 평가를 위해 (기존에 주로 사용되던 효과척도로서의 구간평균속도, 구간평균통행시간, 지정체 뿐 아니라), 에너지 소모 또한 대안평가에 사용할 수 있을 것으로 판단하여, 각 대안별 에너지 소모를 상대적으로 측정하여 볼 수 이는 절차를 개발하고 상호 그 결과를 비교하고자 하였다. 이를 위해 메조모형 시뮬레이터인 Integration이 사용되었으며, HOV 차로 운영, 신호 최적화, 차로 확장, ITS 적용에 대한 대안의 평가를 수행하였다. 이중ITS의 적용이 에너지 절감에 가장 큰 효과가 있는 것으로 나타났으며, 차로확장, 신호최적화, HOV 차로 운영 순으로 에너지 절감 효과가 나타났다. 본 연구는 차종에 대한 특성의 고려, 잠재수요에 대한 고려를 하지 않았으며, 분석 기간이 단지 첨두 1시간에 그쳤기 때문에 향후 이러한 현실적 요소에 대한 고려 및 시스템의 확대적용에 있어 보다 정확한 경제성 분석절차 및 방법론적 개선이 요구된다고 하겠다.
친환경기술과 신재생 에너지 자원에 대한 세계적인 관심이 증가하면서, 플라이휠 에너지 저장 장치는 화학전지나 연료전지와 같은 기존의 에너지 저장 시스템의 대안 중 하나로 부상하고 있다. 플라이휠 에너지 저장장치의 에너지 저장 용량은 극질량 관성모멘트와 회전속도의 제곱에 비례하기 때문에, 가능한 높은 회전속도와 높은 극질량 관성모멘트를 갖도록 설계하는 것이 중요하다. 하지만, 시스템의 운전안정성 확보가 최적설계의 구속조건으로 작용할 수 있다. 본 논문에서는 에너지 저장 용량을 최대화하고 운전안정성 및 외란에 대한 강인성을 확보하는 플라이휠 시스템의 최적설계를 제안한다. 그리고, 기존의 PD 제어에 비교하여 교차궤환제어법이 자이로스코프효과를 줄이고, 에너지 저장밀도를 높이는데 필수적임을 확인하였다.
본 논문은 현재 청정에너지의 개념으로 대두되고 있는 에너지원 가운데 기계적인 에너지로 저장하여 필요 시 꺼내어 사용할 수 있는 플라이휠 에너지 저장장치에 대한 에너지 입, 출력 모델링 및 PWM 인버터 시스템의 해석 및 제어에 관한 논문으로서, 플라이휠 저장장치 특성 및 시스템 모델링에 관해 논의한다. 재질에 따른 플라이휠의 특성과 플라이휠 에너지 저장장치의 속도 특성에 따른 전압과 전류의 변화량을 수식으로 간략화 하여 분석하고, 시뮬레이션을 통하여 플라이휠의 에너지 저장상태를 분석하였다. 또한, 부하측 전원의 이상유무에 관계없이 에너지를 공급할 수 있는 Online UPS로 사용하기 위해 PDFF 제어기법을 이용하여 전압제어 및 전류제어의 이중루프 제어로 구성된 단상 PW방식의 인버터 시스템 제작하였으며, 실험을 통하여 실제로 0.1[p.u], 1[p.u]에서의 제어되는 전압, 전류제어파형 및 THD 특성에 관하여 평가한다.
맑은 볕이 내리쬐는 오후, 환경재단 대표이자, 국내 환경문제 있어 최일선에서 활동 중인 최열 대표를 만났다. 환경도서 시리즈를 통해 '최열 아저씨'로도 유명한 그. 환한 미소와 빛나는 눈빛, 무엇보다 경쾌한 목소리로 환경문제에 있어 명쾌한 해답을 들려준 환경지킴이, 최열 대표가 들려주는 속 시원한 환경이야기 속으로 빠져보자.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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