• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.419-425
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• 2019

본 연구의 목적은 상용차 운행 시, 야간 및 운휴중에 냉방시스템을 운전하기 위하여서, 기계식과 전동식 압축기를 적용한 하이브리드 냉방시스템에 대한 냉방성능 특성을 분석하는 것이다. 기계식압축기는 170cc의 왕복동 형식이고, 전동식 압축기는 18cc 스크롤 형식이다. 전동식 압축기는 운휴시나 야간에 사용할 목적으로 적용되었기 때문에, 냉방용량은 기계식 압축기 대비 낮은 성능을 가지고 있다. 기계식 압축기를 사용하였을 경우, 6.0kW 수준의 냉방성능을 보이고 있고, 시스템 효율은 2.0이하의 결과를 가졌다. 반면, 전동식 압축기는 냉방성능 4.0kW수준, 시스템 효율은 3.5 수준을 가지고 있었다. 본 연구에서는 전동식 압축기는 냉방성능 4.0kW수준, 시스템 효율은 3.5 수준을 가지고 있었다. 기계식 압축기와 전동식 압축기를 운전조건에 따라서, 선택적으로 운전하는 것을 고려하였기 때문에, 운전모드가 바뀔 때의 시스템 특성을 분석하기 위하여서, 운전모드 변경에 대한 영향을 알아보았다. 운전모드가 변경될 때, 토출압력이 일시적으로 증가하는 경향을 보이는데, 안정적인 운전을 위하여서, 외기 부하 등을 고려한 운전모드 변경 로직에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4308-4313
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• 2011

본 연구에서는 친환경 대형 버스 차량에 적용되는 루프형 전동식 냉방시스템의 성능특성을 파악하기 위하여 스크롤 압축기의 주파수 및 승차 공간의 온도인 내기온도를 변화시켜가면서 다양한 실험을 진행하였다. 이를 위하여 인버터로 구동되는 전동식 스크롤 압축기를 적용한 냉방시스템을 설계 및 제작 하였고 냉매 충진량 실험을 통하여 루프형 전동식 냉방시스템의 충분한 과냉도를 확보할 수 있는 최적 냉매 봉입량을 선정하였다. 압축기 주파수가 55 Hz에서 65 Hz로 증가함에 따라 냉방시스템의 증발용량은 4.3% 증가하였으나 냉방 COP는 14.1% 감소하였고, 내기온도가 $27^{\circ}C$에서 $35^{\circ}C$로 증가함에 따라 냉방시스템의 증발용량 및 COP는 각각 9.17%와 1.43% 증가하였다. 더불어 전동식 스크롤 압축기를 구동하는 인버터의 작동 효율은 내기온도 변화보다는 압축기 주파수 변화에 더 큰 영향을 받는 것을 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.600-603
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• 2012

본 논문은 최근 친환경 차량인 EV & HEV의 전장품에 운전 효율 및 연비를 극대화하기 위해 브러시리스 직류 (Brushless DC) 전동기 및 Sensorless Drive를 적용시키는 사례가 증가하고 있다. 특히 전 세계적으로 환경오염의 주범이 되고 있는 차량의 이산화 탄소 배출량 규제, 계속된 유가상승 등에 따라 가장 밀접하게 연관되어 있는 자동차 전장품에 전동화를 통한 연비향상을 적극적으로 추진하고 있다. 본 논문에서는 차량의 전장 제품으로 다양하게 적용되고 있는 에어컨 압축기로 냉방용 컴프레서에 브러시리스 직류전동기 및 Sensorless 제어기를 적용 에어컨 컴프레서를 개발 하여 20CC 전동식 스크롤 컴프레서에 적용하여 실험하였다. 이러한 실험으로 제품의 운전 효율 증대시킴은 물론 우월한 압축 성능을 가져 옴으로써 차량용 에어컨 컴프레서의 고효율 전동화를 유도 시킬 수 있음을 확인 할 수 있었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.423-424
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• 2020

기후변화 규제에 대응하기 위해 자동차 산업에서는 엔진의 배기가스는 줄이고, 출력은 향상시키는 과급기를 필요로한다. 전동식 과급기에 필요한 압축기는 초고속의 모터회전이 필요하고, 압축기 전기모터의 속도, 회전자의 위치 추정을 위해서는 센서가 필요하다. 하지만 센서의 사용은 비용의 증가, 신뢰도저하 등과 같은 문제점들이 있고, 이러한 문제점들을 해결하기 위해 여러 센서리스 방식들이 사용되고 있다. 본 논문에서는 PSIM 시뮬레이터를 이용하여 전류모델 기반의 센서리스 방식으로 동기전동기(SPMSM)를 구동하는 0.8초 내로 90000rpm의 속도까지 도달하도록 시뮬레이션을 구현하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.592-597
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• 2013

인버터 일체형 전동식 압축기 내부의 모터 및 인버터에서 발생된 열은 차가운 냉매에 의해 냉각되기 때문에 열적인 문제가 거의 발생하지 않는다. 하지만, 압축기 모터 및 인버터의 열전달 성능은 압축부와의 상호 열전달에 의하여 압축기 성능에 영향을 미친다. 또한 외기 환경 및 시스템 운전조건에 따라, 모터 및 인버터의 온도 증가는 이러한 모터 시스템의 출력 밀도에 영향을 미치고, 특히 인버터는 온도 상한치 관리에 의해 작동이 멈추어질 수 있다. 본 연구에서는 전동식 압축기 모터 시스템의 열유동 해석을 수행하였고, 모터 및 인버터의 방열성능 향상에 대해 분석하였다. 현 모델의 해석 결과는 압축기 운전영역에서 모터가 전반적으로 낮은 온도 경향을 나타내었으며, 인버터의 경우는 고속조건에서 관리 온도인 $85^{\circ}C$ 이내 범위를 만족하지만, 저속 가혹조건에서 제한 온도를 $10^{\circ}C$ 정도 초과하였다. 따라서 가혹 운전조건에서의 방열 문제를 해결하기 위해, 압축기 유로개선 뿐만 아니라 모터 및 인버터의 발열 저감기술의 개발이 요구된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.924-930
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• 2018

본 연구의 목적은 수소연료전지 자동차의 난방부하 대응을 위한 스택 냉각수를 활용하여서, 전동식 히트펌프 시스템에 대한 난방성능 특성을 다양한 운전조건 변화에 대해서 고찰하는 것이다. 냉각수와 냉매(R-134a)와의 열교환을 위해서 판형열교환기를 적용하였고, 전동식 히트펌프 시스템에 적용되는 실내열교환기 입구의 공기온도와 압축기 회전수를 변화시키면서 난방 성능 특성을 분석하였다. 실내열교환기 입구 공기 온도 변화에 대해서 난방 성능은 거의 동일한 결과를 보이고 있는데, 이는 입출구 온도차와 공기 측 밀도의 변화가 균형을 이루었기 때문으로 판단된다. 반면, 히트펌프 시스템 효율(COP)의 경우, 난방 성능은 온도변화에 따라 동일하였지만, 유량 변화로 인하여서, 압축기 소모동력이 감소하였기 때문에, 실내열 교환기 입구 온도가 감소함에 따라서, 시스템 효율은 증가하는 경향을 보이고 있다. 추가적으로, EEV개도가 45%정도까지 열리는 구간에서는, 압축기 소모전력 감소하였기 때문에, 시스템 효율이 증가하였고, 그 이후에는 동일한 시스템 효율을 유지하는 것을 알 수 있었다. 압축기 회전수 변화 시에는 난방성능이 증가하면, 시스템 효율은 감소하는 경향을 보여주고 있다. 이러한 원인은 압축기 회전수 증가에 따른 유량의 증가로 판단된다. 향후, 열원으로 사용하는 냉각수에 대한 운전조건을 변화시켜가면서, 난방성능 특성을 분석하여, 전동식 히트펌프의 난방부하 대응을 위한 제어 방안을 연구하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권2호
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• pp.85-91
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• 2016

내연기관 자동차와 달리 전기자동차는 배터리 폐열이 부족하여 실내 난방을 위해 추가적으로 PTC 히터를 사용하고 있지만 전력소모가 큰 단점이 있다. 최근 이러한 단점을 보완할 수 있는 히트펌프 적용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 히트펌프의 운전특성 해석을 위해 MATLAB/SIMULINK$^{(R)}$환경에서 R134a 히트펌프 모델과 캐빈 모델을 개발하였다. 모델은 여름과 겨울에서 히트펌프의 작동 특성에 따른 실내 온도변화를 나타낼 수 있으며, 모델 검증은 구성품 수준에서 응축기와 증발기의 용량 비교를 수행하였다. 또한 동일한 냉방조건에서 캐빈온도 변화 비교를 통해 캐빈 모델을 검증하였다. 해석 결과 전동압축기 소비전력은 모든 외기온도 조건에서 PTC 히터 보다 낮은 것으로 나타났다. 또한 영하조건에서 히트펌프의 난방용량이 부족한 현상에 대해 폐열회수를 적용하여 효율적인 난방 작동을 할 수 있는 조건을 분석하였다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권4호
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• pp.225-234
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• 2003

터보 압축기는 구조적으로 임펠러를 고속회전 시켜야한다. 범용전동기에 높은 기어비를 가진 기어박스를 이용하여 구현하였는데, 이는 관성 모멘트, 마찰손 및 압축기의 크기를 증가시켰다. 최근 터보 압축기의 연구는 초고속 동기전동기를 장착하고 있고 기어박스를 제거하여 크기와 마찰손을 최소화하는 방향으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 150마력 70,000rpm 직접 구동방식의 터보 압축기를 개발하기 위하여 초고속 동기전동기용 인버터제어기, 공압제어기 및 MMI 기능을 통합한 단일 DSP(Digital Signal Processor) 구조의 통합제어기를 구현하였다. 이는 하드웨어적인 부분만 아니라 소프트웨어적인 측면에서도 역시 통합 작업이 필요하였다. 이러한 통합으로 하드웨어적으로는 제어 시스템이 간략화 되었으며, 소프트웨어적으로도 동일한 개발환경에서 각 제어기가 구현되고 통합되었다. 이를 개발 및 제작하여 150마력 70,000rpm 직접 구동 방식의 터보 압축기에 적용하였다.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.98-107
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• 2009

5MW급 발전용 가스터빈을 개발하기 위해 주요 구성품 중의 하나인 압축기의 성능을 시험 평가하고자 하며, 이를 위한 사전 작업으로 압축기 시험 리그의 진동 특성을 분석하여 압축기 운전시 구동 방법에 대한 정보를 확보하였다. 압축기 시험 설비는 입 출구 배관과 시험부 및 구동부로 구성되어 있고, 특히 구동부와 시험부에서 가속도계를 이용하여 진동 특성을 계측하였다. 압축기 주 하우징과 콜렉터, 베어링캐리어, 토크미터, 기어박스, 전동 모터 등에 가속도계를 장착하여 진동 속도 및 주파수 분석을 수행하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제6권6호
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• pp.885-890
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• 2002

터보 압축기는 구조적으로 임펠러를 고속회전 시켜야 한다. 범용전동기에 높은 기어비를 가진 기어박스를 이용하여 구현하였는데, 이는 관성 모멘트, 마찰손 및 압축기의 크기를 증가시켰다. 최근에 터보 압축기의 연구는 초고속 동기전동기를 장착하여 기어박스를 제거하여 크기와 마찰손을 최소화하는 방향으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 150마력 70,000rpm 직접 구동방식의 터보 압축기를 개발하기 위하여 초고속 동기전동기용 인버터제어기, 공압제어기 및 MMI 기능을 통합한 단일 DSP에 근거한 통합제어기를 구현하였다. 이는 하드웨어적인 부분만 아니라 소프트웨어적인 측면에서도 통합 작업이 필요하였다. 이러한 소프트웨어 및 하드웨어 통합을 통하여 하드웨어적으로는 제어 시스템을 간략화 되었으며, 소프트웨어적으로는 동일한 개발환경에서 각 종 제어기가 구현되고 통합되었다. 이를 개발 및 제작하여 150마력70,000rpm 직접 구동방식의 터보 압축기에 적응하였다