지구의 환경보존과 에너지원의 효율적인 이용을 위하여 고효율의 환경친화적 청정에너지 기술개발을 활발이 진행중에 있으며, 이중 수소를 이용한 연료전지차 개발이 최근 가장 각광을 받고 있다. 연료전지차 실용화를 위해서는 여러 가지 기술적으로 해결해야 과제가 많으나, 그 중에서도 연료로 사용하고 있는 수소의 안전적인 저장 문제가 중요하다고 하겠다. 수소를 저장하는 방법은 여러 가지 있으나, 현재 기술로 이용 가능한 것은 압축저장 방식이다. 현재 소개되고 있는 연료전지차 대부분에는 350 bar 압축수소저장용기가 탑재되어 $120\~300km$까지 주행이 가능하다. 이는 소비자 입장에서 수소충전을 자주해야 하는 불편사항이다. 이를 보완하기 위해서 초고압 (700 bar) 수소저장시스템과 저압이면서 수소를 더 많이 저장할 수 있는 신 수소저장물질 개발을 각 연구기관에서 활발이 연구중에 있다. 국내에서도 최근에 연료전지차의 관심이 높아지면서 연료전지차량용 부품 개발을 정부과제로 연구중이거나 예정이다. 수소저장분야도 21세기 프론티어사업을 통하여 산.학.연 합동으로 연구를 활발이 진행중에 있다.
IoT의 핵심 요소 기술 중 하나인 Bluetooth를 전기차 무선 충전 시스템에 사용하는 경우가 늘어나면서 이에 대한 보안 문제가 큰 이슈로 부각되고 있다. 무선 통신 기술인 Bluetooth에 보안을 강화하기 위한 다양한 기술적 노력이 있어 왔지만 여전히 다양한 공격 방법이 존재한다. 본 논문은 Bluetooth 시스템을 대상으로 대표적인 2가지 공격 방법을 지능적으로 탐지하기 위해 잘 알려진 Hidden Markov Model을 이용한 지능형 Bluetooth 침입 탐지 시스템을 제안한다. 제안 방법은 탐지의 정확성 이외에 실시간 탐지가 가능하도록 Bluetooth 전송 계층 프로토코인 H4의 패킷 타입과 전송 방향을 조합하고 이들의 시간상의 전개를 특징으로 사용한다. 데이터 수집 환경을 구성하고 실험을 통해 얻은 데이터를 대상으로 개발한 시스템의 성능을 분석한다.
전기차 보급률이 높아지며 신규 모델 개발이 증가하면서, 전기차의 인포테인먼트 서비스를 위한 커넥티비티 시스템 설계에서 사용자 경험 요인이 더 중요해지고 있다. 이 연구의 목적은 한국과 미국 전기자동차 시장에서 커넥티비티 시스템의 사용자 경험 요인들을 비교하여 공통점과 차이점을 밝혀내는 것이다. 각 국가에서 시판중인 차량 소개자료를 텍스트 마이닝하여 커넥티비티 관련 키워드를 도출하고, 의미연결망 분석 방법을 활용하여 중앙도, 군집 분석, 시각화 매핑을 시행하였다. 분석 결과, 한국 브랜드의 신규 전기차 커넥티비티 서비스는 주로 주행, 주차 보조, 충전과 같은 운전 행위 관련된 기능 위주의 키위드가 핵심 요인으로 도출되었고, 미국은 디바이스 연결, 편의 기능 조절, 앱 사용, 엔터테인먼트 감상 등 부가 행위에 대한 경험 위주의 키워드가 부각되었다. 분석 결과를 기반으로 마케팅, 시스템 설계, HMI 디자인 부분에서의 실무적 함의를 제시하였다.
전기자동차는 화석연료 사용으로 인한 대기오염을 줄여 삶의 질을 개선하고, 신규 사업을 창조하여 경제적 발전에 역할을 할 것으로 기대된다. 그러나 이러한 기대와는 달리 전기자동차의 보급은 쉽지 않다. 주요한 이유 가운데 하나는 화석연료를 사용하는 자동차에 비해 충전이 늦거나 불편하다는 것이다. 전기자동차가 보급되지 않은 상황에서 선제적으로 충전소를 확보하는 일은 비용부담과 관리의 어려움을 야기할 수 있어 주의해야 한다. 본 연구는 디자인 과학 연구법을 활용하고 전기자동차 충전소 결정 문제를 정보시스템 관점에서 해석한다. 주행 범위 불안감을 이론적 근거로 삼아 여정 설계 알고리즘을 제안하고 네비게이션 사용자 데이터를 분석함으로써 서울시 충전소의 위치 선정의 문제점을 확인한다. 또한 여정 설계 디자인의 적용 가능성을 검토하고 시사점을 도출한다.
본 논문에서는 높은 주파수로 동작하는 전기자동차 충전용 자기유도방식 무선전력전송 (inductive power transfer, IPT) 시스템의 2차 측 semi-bridgeless 정류기 (semi-bridgeless rectifier, SBR)의 설계 방법을 제안한다. 높은 주파수 동작 시 SBR에 발생하는 발열 문제와 역회복 현상에 대해 분석하고, 분석 결과를 바탕으로 SBR용 스위치의 설계 요구 사항을 제안한다. 제안하는 요구 사항을 만족하는 SBR 스위치를 최종적으로 설계하고, 3.3kW급 IPT 시스템 prototype을 이용하여 설계 결과를 검증한다.
녹색 성장을 위한 전기 자동차 실용화에 대한 다양한 방법들이 제시되고 있다. 이를 효과적으로 운영 관리 하기 위한 시스템들이 개발되고 있다. 기존 연구는 무선 급집전 전기 자동차와 인프라의 특성을 반영하고 접근 편의성에 어려움이 있다. 본 연구에서는 한국과학기술원에서 연구개발 중인 OLEV 시스템을 근거리에서 운영관리 하기 위한 설계를 제안한다. 무선 인트라넷 환경을 구축함을 통해 이동하는 차 안에서 차량의 상태와 동작 중인 충전 인프라의 상태를 함께 관제할 수 있도록 하였다. 이동성과 개인 사용성을 위해 모바일 기기를 이용하여 관리의 유용성과 일반인들의 전기 자동차에 대한 이해를 향상시켰다. 시스템의 유용성을 입증하기 위해 서울대공원 코끼리 전기열차와 한국과학기술원 문지 캠퍼스에서 주행 실험을 수행하였다.
수 Tera Watt급의 가속기 및 펄스파워 시스템은 다수의 스위치를 사용하고 있으며, 이와 같은 가속기 및 시스템의 성능은 기체방전 스위치의 성능에 직접적으로 관련되어 있다. 일반적으로 이와 같은 기체방전, 액체방전 고출력 스위치는 다목적으로 많은 연구와 개발에 응용되고 있다. 예를 들어 천둥 펄스전자빔 발생장치는 12개의 Marx gap 및 3개의 100 kV 펄스충전 전기트리거 gap을 가지고 있다. 기체 방전 또는 액체 방전 펄스 충전 갭 스위치의 음극에 펄스 고전압이 인가되면 이로 인하여 음극에서 전자빔이 발생한다. 내부에는 전자빔이 양극과 충돌하는 순간 양극표면에 플라스마가 형성된다. 이와 같은 플라스마 sheath는 축 방향 이극관 안에서 양극충전 에서 음극으로 팽창하면서 전파하며, 또한 거의 동시에 음극표면에도 플라스마가 형성되어 음극에서 양극으로도 팽창하여 전파하게 된다. 이와 같은 펄스충전 고출력 갭 스위치 안에서 발생되는 방전 플라스마의 특성에 관한 갭 breakdown 과정에 대한 특성연구를 한다. 고출력스위치의 특성 조건으로는 방전전압, 방전시간, jitter 등이 있다. 본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 N2와 SF6 혼합기체 종류와 압력에 따른 방전 현상을 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 20 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr에서 4 기압까지 변화시켜가며 실험을 진행하였고, N2에 대한 SF6의 혼합비율을 0%~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 방전 챔버에는 C-dot probe와 B-dot probe를 설치하여 전압과 전류를 측정하였고, C-dot probe 와 B-dot probe는 각각 Northstar사의 10000:1 고전압 probe와 rogowiski coil을 이용하여 시준 하였다. 실험결과 방전전압은 압력이 증가함에 따라 증가하다가 2 기압 이상에서는 완만히 증가하는 경향을 보였고, SF6 혼합비율은 0~10%까지 급격히 증가하고, 그 이상의 혼합비율에서는 완만히 증가하였다. 방전개시시간은 혼합기체 압력에 따라 증가하며 1기압 이상에서는 급격히 증가 하였다. SF6 혼합비율에 따라서는 1 기압 조건까지는 큰 차이가 없었으나 2 기압부터는 급격히 증가하였다. 안정성을 나타내는 jitter는 SF6 100%일 때 가장 컸으나 혼합기체의 변화에 따른 큰 차이는 없었다.
친환경적 전기자동차에 대한 관심이 커짐에 따라 전력의 효율적인 저장과 관리를 위한 대용량 배터리에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 배터리 용량의 극대화, 안정성, 그리고 수명 등을 위한 다양한 셀 밸런싱 방법들이 소개되고 있다. 기존 패시브 셀 밸런싱 방법은 하드웨어의 기능을 수행하는 것에 초점을 맞추어 배터리 상태에 따라 다양한 반응을 정의하기 어려움으로 효과적인 운용에 한계가 있다. 본 논문에서는 소프트웨어 에이전트 모델을 적용한 배터리 셀 밸런싱 시스템을 제안하며 에이전트가 현재 전압과 온도를 고려한 셀 밸런싱을 수행함으로 고속 충전시에 발생하는 셀간 전압차를 최소화 한다. 또한 충전의 신속성과 셀 전압 안정성을 유지한다. 현재 연구 개발 중인 카이스트 온라인 전기자동차에서 사용 예정인 배터리 관리시스템 기반 시뮬레이션을 수행함으로 제안하는 방법의 유용성을 입증하였다.
리튬이온 배터리는 다양한 전자장치에 사용되어왔다. 리튬이온 배터리의 사용이 대중화됨에 따라, 온도, 진동, 쇼크 및 충전 환경과 같은 다양한 요인들이 배터리의 전기화학적 거동 변화에 미치는 영향을 밝히기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 한편, 지구온난화가 심화되면서 자동차 회사들은 내연기관을 대체하는 파워시스템으로 리튬 이온 배터리를 사용하기 시작했다. 하지만, 배터리는 정적인 시스템을 기반으로 발전되어왔다. 이러한 관점에서, 구조 진동체의 변수와 배터리의 관계를 밝히기 위한 많은 노력이 이루어지고 있다. 본 종설 다이나믹 시스템과 배터리의 관계에 대한 그간의 연구를 요약하고 이를 바탕으로 앞으로의 연구에 대해 전망하고자 한다. 먼저, 전기차의 진동프로파일을 모델링하는 방법에 논하고, 이들이 배터리에 적용되었을 때의 전기화학적 거동에 대하여 다루었다. 이어서 물리적 충격 및 관통, 초음파 등이 배터리에 대해 미치는 영향을 기술하였다. 마지막 단락에서는 전기차와 배터리의 공존 관점에서, 다이내믹 구조물에 특화된 배터리의 디자인, 배터리에 초점을 맞춘 다이내믹 구조물의 관점에서 전기차 샤시 및 배터리에 대한 견해를 기술하였다.
V2X를 탑재한 소형 전기운송차는 기존 자동차의 운전시스템에 더 많은 정보와 기능을 제공할 수 있다. V2X 기술의 주요 요소는 V2V(자동차 대 자동차), V2N(자동차 대 네트워크), V2I(자동차 대 인프라) 등이 있다. 본 연구는 외부장비와 연계되는 VI형 E-PTO를 설계하고 구현하는 것으로 E-PTO는 DC/DC 변환기, DC/AC 변환기, 배터리 양방향 충전시스템 등으로 구성된다. 또한 구동을 위한 기기와 제어시스템을 구현하였다. 기동/정지 및 정상상태 운전 통한 VI형 E-PTO 구성부품에 대한 시험결과는 100ms 이내 회복시간과 순간 전압변동율 10%의 허용 가능한 요건을 충족하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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