급속한 산업화로 인하여 에너지 부족 문제가 대두되고 있는 가운데 에너지 저감 기술의 개발이 요구되고 있다. 국내 반도체 공정의 배기계통에서 소비되는 에너지는 전체 공정에 소비되는 에너지중 상당량에 달하며 10%의 에너지 절감은 연간 1000억원 이상의 비용절감 효과를 기대할 수 있다. 반도체 공정 배기계통은 진공펌프의 특성, 챔버의 부피, 도관의 구조(직경, 길이, 형상), 진공재료의 기체방출 등 여러 가지 요소의 복합적인 영향으로 그 상태가 달라지므로 보다 효과적인 공정의 운용과 에너지 절감을 위해 반도체 공정의 복합 상태 진단기술 개발이 요구되고 있으며 그중 큰 비중을 차지하는 드라이펌프의 실시간 모니터링 기술의 개발이 시급하다. 본 연구에서는 반도체 공정의 복합 상태 진단기술 개발에 대한 기초 연구로서 반도체 공정 배기계통의 conductance 및 유량 변화에 대한 드라이펌프의 특성을 이론적 계산으로 얻어진 결과와 실험을 통하여 얻어진 결과를 비교, 분석하였다. 진공펌프의 기본 특성은 한국표준과학연구원에서 국제규격에 따라 도달진공도, 배기속도, 소비전력, gas load, 소음, 진동 등을 분석하였고, 나노종합기술원의 PECVD 장비(chamber A: amorphous silicon 및 loadlock chamber)에 챔버의 부피, 도관의 구조, 공정가스의 유량 등을 측정하여 simulation 하였으며, 실제 측정값은 LabVIEW 프로그래밍으로 자동화 된 MFC를 이용하여 실제 공정 상태를 모사하였다. 실험은 PECVD의 특성을 고려하여 질소분위기에서 CDG (Capacitance Diaphragm Gauge)를 사용하였다.
최근 클라우드 시스템 환경이 점차 늘어남에 따라 데이터 센터(IDC) 구축이 점차 늘어나가고 있다. 데이터 센터는 최근 부각하고 있는 4 차 산업 영역에서 사물 인터넷(IoT), 자율주행차 등 에서 처리될 대용량 데이터로 인한 이를 처리하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 데이터센터 운영에는 대량의 에너지가 필요하다. 수 많은 컴퓨터에서 발생하는 열에너지를 처리하기 위하여 대량의 전력 냉방 에너지를 소비하고 있다. 냉방 공조 운영은 데이터 센터 운영에 중요한 역할을 한다. 이유는 많은 컴퓨터를 가동하는 비용보다 부대 시설로 운영되는 냉방 에너지를 보다 많이 소비하는 현상까지 발생하고 있다. 이에 최근 데이터 센터 냉방 공조 운영을 효율화하는 것에 연구를 맞추고 있다. 본 논문에서는 냉방 공조 운영 효율화 하도록 하기 위해서 다중 기계 학습을 활용한 데이터 센터의 냉방 에너지 절감 시스템을 제안하고자 한다. 기존의 단수 알고리즘을 활용하여 머신 러닝의 모델구현 방식이 아닌 다중의 기계 학습을 통하여 최적화된 모델을 일일 배치로 생성하여 예측을 하는 시스템이다. 본 시스템을 통하여 사전에 최적화된 냉방 운영을 하여 기존 데이터 센터의 운영되는 과다 냉방을 감축 시켜 에너지를 절감해주는 기능을 제공한다. 본 논문 시스템 연구 결과는 폭발적으로 늘어가고 있는 데이터 센터의 에너지 효율화에 기여할 수 있고, 클라우드 사업에서 경쟁력을 줄 수 있는 운영 시스템 방안을 제시한다.
154kV 변전소 건설시 표준규모로 조상설비 설치공간을 확보하고 있으나 표준용량대비 초과설치가 필요하거나 기설 구형변전소에 조상설비를 설치하기 위해서는 옥외설치를 위한 추가 부지 확보가 반드시 요구된다. 하지만 산림훼손 최소화, 부지매수비용과다 등 변전소부지 확보가 한층 더 어려워진 현 여건을 감안할 때 전력용 콘덴서 설치를 위한 추가부지 확보는 곤란한 상황이다. 더욱이 도심지나 주택가 인근 변전소에 조상설비를 설치할 경우 옥외설치에 따른 소음발생, 미관훼손 등으로 인해 각종 민원이 끊이지 않는 실정이다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 설치면적을 최소화할 수 있는 조상설비를 개발하여 효율적으로 기기를 배치함으로써 건설예산을 절감하고 기술진보에 따른 변전설비의 소형화, 집적화, 자동화 추세에 부응하여 전력용 콘덴서 설비를 획기적으로 개선함으로써 도심지 및 주택가 인근 옥외 설치 시 발생되는 민원을 예방함과 동시에 설비운전의 안전성을 확보하고자 하였다. 이에 따라 설치면적 최소화, 미관 개선, 설비 신뢰도 및 안전성 향상을 목적으로 전력용 콘덴서 뱅크 구성에 필요한 각종 기기를 수납한 방재밀폐형 개폐장치부 전력용 콘덴서를 개발 추진하게 되었다.
전력분석 공격이 소개되면서 다양한 대응법들이 제안되었고 그러한 대응법들 중 블록 암호의 경우, 암/복호화 연산, 키 스케줄 연산 도중 중간 값이 전력 측정에 의해 드러나지 않도록 하는 마스킹 기법이 잘 알려져 있다. 블록 암호의 마스킹 기법은 비선형 연산에 대한 비용이 가장 크며, 따라서 AES의 경우 가장 많은 비용이 드는 연산은 S-box의 역원 연산이다. 이로 인해 마스킹 역원 연산에 대한 비용을 단축시키기 위해 다양한 대응법들이 제안되었고, 그 중 Zakeri의 방법은 복합체 위에서 정규 기저를 사용한 가장 효율적인 방법으로 알려져 있다. 본 논문에서는 복합체 위에서의 마스킹 역원 연산 방식을 변형, 중복되는 곱셈을 발견함으로써 기존 Zakeri의 방법보다 총 게이트 수가 10.5% 절감될 수 있는 마스킹 역원 방법을 제안한다.
우리나라의 전력소비량은 매년 전기의 수요과잉으로 인한 공급부족 문제가 반복되며, 에너지에 대한 관심이 커지고 사회적, 개인적 비용이 증가함에 따라 이러한 비용을 절감하기 위해 다양한 방법이 적용되고 있다. 자동문 시장도 자동도어 설치 빈도가 매년 증가하고 있으며, 일반 상가 및 공동 현관에서 사용하는 경우 하루 평균 300회를 기준으로 소비전력은 70[W]정도 이며 월간 평균 사용량은 약 50.4[KW]이다. 개폐빈도가 많기 때문에 전력 소모량을 무시할 수 없는 수준이다. 본 논문에서는 자동문에서 버려지고 있는 에너지를 회생에너지로 변환하여 자동문의 보조전력으로 활용함으로써 전력소비량을 감소시키기 위한 전원회생용 인버터 및 제어 시스템을 개발하고자 한다.
PCBs는 잔류성유기오염물질(POPs) 중 하나로 변압기 절연유 등에 주로 사용되어 왔으나 환경 및 인체유해성이 밝혀짐에 따라 생산 및 사용이 금지된 물질로써 국내에서는 절연유 중 PCBs 분석이 전력산업과 변압기 절연유의 재활용 및 처리 분야에서 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 그러나 현행 폐기물공정시험방법은 분석절차가 까다롭고 고가의 분석비용이 소모되며 고도로 훈련된 분석인력이 필요하다. 이에 본 연구에서는 보다 저렴한 비용으로 신속하게 PCB를 분석할 수 있는 간이 분석법을 개발하고자 하였다. 현행 폐기물공정시험방법에 대한 기술적 검토를 수행하여 복잡한 전처리 절차를 축소하고 번거로운 정성 및 정량작업을 간소화한 결과, 분석비용은 약 1/2, 분석시간은 약 1/3로 줄일 수 있었다. 본 연구에서 개발한 간이 분석법을 현행 공정시험법과 적절히 병행하여 사용 할 경우 폐 변압기의 신속한 분석이 가능하여 분석비용 절감에 따른 큰 경제적 효과가 있을 것으로 예상된다.
친환경에너지에 대한 요구가 높아지면서 전기에너지의 사용은 계속 증가하고 있다. 최근 친환경, 에너지 절약을 위해서 유도가열을 이용한 여러 가지 가열방식에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 전자유도현상을 이용한 유도가 열방식을 이용하여 보다 친환경적이고 에너지 절약이 가능한 전기온풍기를 설게 제작하였다. 온풍기는 송풍부, 유도가열부 및 전력변환부 등 3부분으로 구성하였다. 유도가열부는 송풍부에 결합되어 송풍부로부터 발생된 바람이 가열되어 분출되며, 전력변환부는 고주파를 인가하여 자속을 발생시킴으로써 유도가열부의 내부를 가열시킨다. 발열방식은 유도가열의 원리를 적용하고, 전력변환효율성을 높이기 위해 공진형 인버터를 사용하였다. 공진형 인버터는 풀브리지 전압형 직렬부하 공진형 인버터를 사용하였다. 유도가열부는 세라믹 계열의 절연체와 SUS40계열의 금속체를 사용했으며, 전력변환부는 정류부, 필터부 및 공진형 인버터부 등으로 구성 하였다. 본 연구에서 제안한 전기온풍기는 기존의 전기히터와 가스히터 등과 비교한 결과, 온도 상승속도가 빠르고, 사용에너지 비용이 절감되는 등 경제성도 있음을 보였다. 개발된 전기온풍기는 가정용, 상업용 및 농업용 등 여러 분야에 친환경 에너지절감형 온풍기로의 적용 가능성이 있다.
주택 혹 산업용, 공공건물용으로 상용화 되어 있는 스트링 어레이 중앙 인버터 방식은 고압의 DC 배선으로 인한 안전문제, 고가의 고압 DC 차단기의 설치 및 과전압보호기 등으로 가격이 상승하게 되고 설치 시에도 패널간 균일 성능을 보장해야하고 스트링 상에 놓여 있는 패널 일부가 불량이거나 그림자가 져서 발전이 미비할 경우 전체 시스템 발전이 정지하거나 발전량이 미비해지는 문제가 생기므로 항상 최적의 상태로 운전할 수 없다. 그래서 이러한 태양광 발전 방식의 문제점을 해결하기 위해 각 모듈마다 마이크로 인버터를 장착하여 각각 패널마다 분산적인 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 를 수행할 수 있고 DC 배선이 없기 때문에 시스템 설치비용을 획기적으로 절감할 수 있으며 안정성 문제도 중앙 인버터 방식보다 획기적으로 향상된다. 패널 또는 인버터 고장 시 전체 시스템의 차단 없이 교체가 가능 하여 시스템의 설비 이용률을 최대로 할 수 있다. 이러한 패널에 쓰이는 마이크로 인버터를 PSIM으로 구현하여 DLL로 통해 디지털 제어로 구현을 하고 시뮬레이션으로 통해 시스템의 효능을 알아보았다.
에너지안보와 기후변화에의 대응을 위한 에너지 효율향상은 다른 에너지대안에 비하여 가장 비용 효과적으로 에너지 절감을 이끌어 낼 수 있는 시책으로 에너지원의 새로운 개발과도 동일한 의미를 부여할 수 있다. 다양한 에너지 효율향상 시책 중 에너지효율향상 의무화제도(EERS)는 전력 및 천연가스를 보다 효율적으로 생산/전달/이용하기 위한 단순하면서도 시장경제에 기반한 메커니즘으로 정부가 설정한 에너지효율 개선 목표를 지역 내 전력/가스 공급업체들에게 배분하여 의무적으로 목표를 달성토록 요구하고, 미달성시 범칙금(penalty)를 부과하거나 크레딧(credit)을 통해 거래시장에서 미달목표량에 해당하는 인증서를 확보하도록 하여 국가 전체적인 에너지 효율을 개선시키는 제도이다. 본 논문에서는 현재 시행되고 있는 EERS의 개요 및 다양한 사례들의 검토를 통해 시사점을 도출하여 국내도입 필요성에 대하여 언급하고자 한다.
주기적인 점검이 필수적인 전력설비에 대해 RCM (Reliability centered maintenance) process를 적용 하면 유지보수 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 안전, 환경상의 건전성과 설비의 가용도 및 신뢰성 향상에 기여할 수 있다. 하지만 RCM 기반의 진단 process는 정형화하기 매우 까다롭다. 당사에서는 반복되는 시간 지향형 보수 활동을 최소화 하고, 고장원인 및 결과 분석에 바탕을 두어 보수 지침을 작성하고 시행할 수 있는 RCM기반의 진단 시스템 개발에 대해 논하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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