슈퍼커패시터의 성능을 시험하기 위해 필요한 기존의 실험방법들에는 충방전을 통한 커패시턴스의 측정, AC 임피던스 법에 의한 등가직렬저항(ESR)의 측정 및 자연방전의 측정 등이 포함되는데, 이러한 방법들은 번거롭고 많은 시간을 소요하므로 대량 생산되는 슈퍼커패시터의 모든 셀의 특성을 파악하는데 사용하기는 곤란하다. 따라서 본 논문에서는 전기화학적 임피던스 분광법에 의해 슈퍼커패시터의 등가 임피던스 모델의 파라미터를 추출하고 이를 이용하여 슈퍼커패시터의 제반 특성들을 간접적으로 파악함으로써, 번거로운 여러 가지 실험 없이 전기화학적 임피던스 분광법만으로 슈퍼커패시터의 성능을 판별할 수 있는 새로운 방식을 제안한다.
본 논문에서는 인접된 다중모드 공진점을 갖는 수중 음향 압전 트랜스듀서의 전기적 등가회로 모델을 추정하는 방법을 제안하였다. 트랜스듀서의 실측된 임피던스와 추정된 등가모델의 임피던스 오차가 최소가 되도록 공진모드간 결합 영향을 고려한 적합도 함수를 제안하고, 미립자 집단 최적화 (PSO:Particle Swarm Optimization) 알고리즘을 이용하여 등가회로의 미지상수를 추정하였다. 3개의 공진점을 갖는 샌드위치형 예제 트랜스듀서에 대하여 제안된 방법을 적용하여 등가회로를 모델링하고, 수중에서의 임피던스 측정치와 추정된 등가모델의 임피던스를 비교함으로써 제안된 기법의 타당성을 검증하였다.
본 논문은 의사-임피던스 모델을 이용하여 2족보행로봇이 비평탄면에서 보행하는 제어기법을 제안한다. 의사-임피던스 모델은 인간이 보행 시, 발바닥이 지면과 순응하는 동작을 모사하였다. 지면과 접촉하면서 인간의 발바닥은 2가지 보행상태를 갖게 된다. 첫 번째 상태에서는 지면과 순응하기 위해 노력이나 의도적인 토크를 가하는 것이 아니라 수동적인 모션으로 순응하게 된다. 두 번째 상태에서는 지면과 접촉한 후, 적절한 토크를 유지하여 인간의 몸이 보행을 지속할 수 있게끔 유도하며 이를 하중이동단계라고 한다. 이러한 과정이 안정적으로 로봇의 보행을 유지할 수 있음을 12자유도의 2족보행로봇과 6축의 힘을 가지는 환경모델을 반영한 시뮬레이션을 통해 보여준다. 이러한 시뮬레이션결과가 제안된 의사-임피던스 모델이 효과적임을 보여준다.
본 연구에서는 피부 등가모델을 통한 세포 내액과 세포 외액 성분의 생체임피던스 특성을 파악하기 위해 개발한 휴대용 소형 임피던스 측정시스템을 이용하여 4 전극법에 의한 비 침습 방식으로 다양한 주파수 대역에서 전신의 생체전기 임피던스를 측정실험을 수행하였다. 측정은 10명의 남성 피 실험자(평균 나이 $24{\pm}3.0$세, (BMI) $20.3kg/m^2$)를 대상으로 4주간 실시하였으며, 생체임피던스 다중주파수(1 kHz, 5 kHz, 50 kHz, 70 kHz, 100 kHz, 500 kHz)대역에서 측정하였다. 실험결과, 저주파 대역인 1 kHz 대역에서 임피던스가 가장 높게 측정되었고, 고주파 대역인 500 MHz에서 임피던스가 가장 낮게 측정되었다. 특히 50 kHz 대역이상에서 임피던스가 급속히 낮아짐을 실험을 통해서 확인하였다. 또한, 피부 등가회로모델을 통한 세포 내액과 세포 외액의 임피던스 특성을 파악하는 모의실험에서도 본 연구의 생체임피던스 측정시스템의 측정값과 유사한 특성이 얻어짐을 확인할 수 있었다.
유도결합 플라즈마 방전 시 사용되는 L형 임피던스 정합기(impedance matcher)의 경우 일반적으로 직렬 및 병렬 콘데서가 연결되어있으며, 임피던스 정합조건이 되었을때 전원과 안테나 사이에 있는 임피던스 정합기의 소자값이 특정 값을 가지게 된다. 유도결합 플라즈마를 진단하기 위한 여러 방법들이 연구되어 왔지만, 이러한 임피던스 정합조건과 플라즈마 내부 변수들의 상관 관계에 대한 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 유도결합 플라즈마의 임피던스 정합조건과 유도결합 플라즈마의 변압기 회로모델를 이용하여 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕턴스를 구하기 위한 관계식을 도출하고 임피던스 정합기의 직렬 및 병렬 콘덴서 용량값 측정하여 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕턴스값을 계산하였다. 결과 검증을 위해 다양한 압력 및 전력 조건에서 부유랑뮤어 탐침법을 이용하여 플라즈마 밀도를 측정해 비교해 보았으며, 두 결과의 경향성은 잘 일치함을 확인하였다.
최근 HVDC의 설치가 증가하면서 HVDC 컨버터에 의한 고조파가 계통에 영향을 끼치고 있다. 고조파는 전압 왜곡, 손실 증가, 과열 등의 문제를 야기하므로 고조파 필터를 통해 제거되어야 한다. 효율적인 고조파 필터 설계를 위해서는 계통의 고조파 임피던스에 대한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 PSS/E에 내장된 IPLAN 프로그램을 사용하여 계통의 고조파 임피던스 특성을 분석하였다. 계통 요소의 모델링은 집중 부하모델 4와 과도 리액턴스 발전기 모델을 사용하였다. 중첩 원리를 이용하여 PSS/E에 내장된 IEEE 25모선에서 1차 고조파에서 70차 고조파까지의 고조파 차수 변화에 대한 계통 임피던스를 계산하였다.
본 논문에서는 접지 모델을 활용하여 접지계의 임펄스 임피던스를 계산하고, 선로 임피던스에 연결된 접지 임피던스의 반사계수를 계산하여 대지로 유입되는 분류율을 평가하였다. 따라서 접지 저항을 낮추는 경우 평상시 전위 상승효과를 줄일 수는 있지만 위험전압의 인가시에는 인축의 안전과 기기의 절연 측면에서 악조건의 상황이 될 수 있다. 또한 접지 모델에서 용량의 변화와 접지 저항의 변화에 따른 반사계수의 변화를 확인하였고, 상용 주파수 근처에서는 저항 성분만 존재하고 리액턴스 효과는 없음을 확인하였다.
본 논문에서는 커넥터의 S-파라미터로 특성임피던스를 계산하고 커넥터의 성능개선을 위해 설계변경을 한다. FEM(Finite Elements Method) 시뮬레이터로 커넥터의 S-파라미터를 계산하고 회로 시뮬레이터에서 동일한 R, L, C 값을 가지는 등가 회로모델을 추출한다. 인덕턴스와 커패시턴스로 특성임피던스를 계산하고 임피던스 부정합 상태를 확인한다. 특성임피던스 공식으로부터 커패시턴스를 증가시켜 임피던스 정합을 유도하고 커패시턴스는 신호선의 평행한 면적을 확장하여 증가시킨다. 결과적으로 반사손실이 약 5 dB 개선되었고 신호선 유효면적의 증가로 임피던스가 감소하여 삽입손실도 개선되었다.
EMI 감쇄성능의 정확한 예측을 위해서는 EMI 필터에 사용되는 소자에 대한 명확한 공통 및 차동 모드 임피던스 모델 정보가 필요하다. 하지만 기존의 전도성 EMI 감쇄성능 예측 방식은 이러한 모델의 부재로 인해 고주파수에서 예측 값과 실험 결과에 큰 오차가 발생하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 일반적으로 사용되는 EMI 필터의 소자를 전도성 전파 규제 범위에서 모델링하고 이를 이용하여 공통 및 차동모드 임피던스로 다시 모델링한다. 실험 결과 EMI 감쇄성능을 1MHz 이하의 영역에서만 예측할 수 있었던 기존 방식과 비교해 제안 방식은 10MHz 영역까지 예측할 수 있는 장점이 있다. 최종적으로 임피던스 분석기를 이용한 측정 결과와 모의실험 결과를 제시하여 제안 방식의 타당성 및 유용성을 검증한다.
3상 4선식 배전계통을 채용하는 우리나라는 비선형 부하의 증가로 중성선에는 많은 중성선 고조파 전류가 관측되고 있다. 또한 접지 임피던스는 고조파가 있는 중성선 전류에 영향 끼친다고 알려져 있다. 전위 강하법에 따라 현장에서 실측한 고조파 전류와 전압을 측정하고, Pattern Search 기법으로 고조파 해석용 접지 임피던스를 모델링 하였다. 여기서 구한 임피던스 모델은 현장 시험에 의한 임피던스 모델과 비교하여 유사한 결과를 얻었고, 접지 시스템의 고조파 및 과도 응답 특성을 평가하는데 활용될 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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