전 세계적으로 에너지 전쟁이 갈수록 치열해지고 있습니다. 이에 따라 자원량이 풍부하고 언제 어디서나 획득 가능한 에너지, 저 환경 파괴 및 폐기물량이 적은 친환경 녹색에너지의 필요성이 대두되는 가운데 21세기 에너지원으로 가져야 할 주요 요건을 모두 충족시키는 에너지원이 있습니다. 바로 핵융합에너지입니다.
유도전동기는 설계기술, 해석기술, 재료(코어, 마그넷 와이어, 절연재료 등) 제조기술 등의 개발로 그 특성의 향상, 소형$\cdot$경량화, 저소음$\cdot$저진동, 코스트다운 등을 도모하여 왔다. 그러나 최근에 지구환경 보호와 에너지자원의 고갈 등으로 인한 위기감에서 에너지절약과 고효율화의 움직임이 가속되고 있어, 유도전동기에 대해서도 보다 고효율화에 대한 요구가 높아지고 있다. 미국이나 캐나다에서는 규격과 법률에 의한 유도전동기에 대해서도 보다 고효율화에 대한 요구가 높아지고 있다. 미국이나 캐나다에서는 규격과 법류엥 의한 유도전동기의 효율 규제가 개시되고 있으며 유럽, 일본에서도 이에 따라가고 있는 경향이다. 이와 같은 요구에 응하기 위하여 신시리즈의 고기능$\cdot$에너지절약 모터 ''수퍼라인 에코시리즈''를 개발하였다. 수퍼라인 에코시리즈는 권선 및 슬롯의 설계최적화, 고자속 밀도 및 저철손 철심재의 개발, 슬롯 조합의 최적화 등에 의하여 동손$\cdot$철손$\cdot$표류손 등의 손실을 저감시킴과 동시에 고성능 바니시의 개발, 베어링 그리스 및 베어링 하우징 재료의 개량 등으로 다음과 같은 특징을 갖고 있다. (1) 업계 최고급 고효율 일본 JEMA 기준치와 미국 EPAct 기준치를 만족하는 업계 최고급 고효율$\cdot$에너지절약 모터 (2) 인버터 구동에 최적의 특성 및 성능 (3) 내환경성의 강화, 장수명화 습도 100$\%$ RH, 베어링의 장기 Maintenance Free화 (4) 저진동 및 저소음
물 흡수선량 표준에 토대를 두고 있는 프로토콜에서는 저에너지 전자선의 경우 평행평판형이온함의 사용과 기준 선질 $^{60}$CO 감마선의 물 흡수선량 교정정수를 받은 원통형이온함을 사용하여 고에너지 전자선에서 평행평판형이온함을 교차교정하도록 권고하고 있다. 따라서 본 연구에서는 국제원자력기구의 프로토콜(IAEA TRS-398)에서 권고하고 있는 절차에 따라 저에너지 전자선에 대한 원통형이온함의 선질보정정수를 계산하고, 원통형이온함과 평행평판형이온함의 교정방법에 따른 흡수선량을 상호 비교하였다. 그 결과 전자선에너지 10 MeV 이상에서는 두 이온함간의 선량이 잘 일치하였으나 전자선에너지 6, 9 MeV에서 최대 3.3%까지 선량 차이를 보여 저에너지 전자선에서는 반드시 평형판판형이온함의 사용하여 선량측정 할 것을 권고한다. 교정방법 차이에 의한 평행평판형이온함의 선량은 서로 잘 일치하는 것으로 나타나 표준기관에서 직접 교정받은 $^{60}$Co 감마선의 물 흡수선량교정정수를 사용하여 전자선 물 흡수선량을 결정해도 큰 영향은 없을 듯하다. 또한 평행평판형이온함을 교차 교정하기 위한 전자선 에너지에 따른 흡수선량을 상호 비교한 결과 20MeV이외 12, 16 MeV의 전자선 에너지에서도 잘 일치하여 교차교정을 위한 전자선의 기준 선질에 대한 연구가 더 진행되어야 한다고 사료된다.
국내외적으로 배기가스 저감 등 환경규제 강화와 환경의식이 향상되면서 원자력, 석탄, 중유 발전 등은 주변지역의 반대에 직면하여 발전소 건설사업 추진이 순조롭지 못한 실정이다. 또한 석유에너지 자원의 고갈과 국제 고유가 시대에 따라 대체에너지의 개발에 세계 각국이 심혈을 기울이고 있다. 그러나 우리나라의 경우 대규모 수력 발전소 입지를 찾는데는 한계가 있으며, 대부분 개발가능 지점이 15m이하 저낙차의 특징을 갖고 있다. 종래에는 소하천을 가로막아 소수력을 개발하는 것이 주종을 이루었으나, 최근에는 공사비 과다로 인한 경제성 불투명과 각종 주변 지역의 민원으로 개발이 어려워 광역상수도, 하수처리장, 농업용 저수지, 다목적댐 하류 조정지댐 등에 저낙차 유휴에너지를 다각적으로 이용하는 방안이 연구 개발되고 있다. 본 연구에서는 저낙차를 이용한 소수력 발전의 최적설계와 경제성 평가 기법 등을 실 적용한 사례를 중심으로 논하고자 한다.
본 논문에서는 소비 에너지 분석을 통한 이족보행로봇의 저전력 보행 보정 기법을 제안하였다. 먼저 이족 로봇의 보행 기본자세의 각 축별 소비 에너지를 분석하여 소비 에너지를 절감하는 기본 보행 자세를 구현하였다. 이족 로봇의 보행 기본자세를 무릎 구부리는 자세로 정하여 소비에너지를 줄이고, 무게중심을 낮추어 자세 안정성을 향상하였다. 이족로봇의 보행시 모터 전류를 측정하여 좌우 다리의 소비 전력을 분석하고, 이를 바탕으로 좌우 에너지 불균형을 제거하도록 보행 자세를 보정하였다. 보행 기본자세의 좌우 소비 전력을 고르게 분포시키게 자세를 보정함으로서 전체 소비 에너지를 감소시키고, 로봇의 좌우 자세 균형을 맞추어 보행시 안정성을 향상하였다. 제안한 소비 에너지 분석을 통한 저전력 보행 구현 방법은 임베디드시스템 기반의 소형 이족 로봇을 실제 제작하여 보행 실험을 통해 성능을 검증하였다.
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.
센서 네트워크를 구성하는 각 노드는 AA형 건전지를 사용하여 2년 6개월 이상 동작하는 것을 목표로 하며, 따라서 저전력을 고려하여 설계되어야 한다. 본 논문에서는 저전력 센서 네트워크를 위한 분산 컴퓨팅 모델을 제안한다. 제안된 모델은 우선 센서 노드에서 처리를 위한 에너지 소비와 통신을 위한 에너지 소비의 크기를 분석한다. 그리고 처리 에너지 비용을 지불하여 통신 에너지 감소라는 이득을 얻을 수 있음을 보인다. 한편, 이 기법은 특정 센서 노드의 에너지를 집중적으로 소비할 수 있음을 보이고, 이를 해결할 수 있는 에너지 균형 분산 컴퓨팅 모델을 제안한다. 시뮬레이션 기반 실험 결과 제안된 모델이 전체적인 에너지 소비를 낮추었을 뿐 아니라 센서 노드들 간에 에너지 균형도 이루고 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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