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부분시스템 합성방법을 이용한 심해저 통합 채광시스템의 효율적인 유연 다물체 동역학 모델링 연구 (A Study on the Efficient Flexible Multibody Dynamics Modeling of Deep Seabed Integrated Mining System with Subsystem Synthesis Method)

  • 윤홍선;김성수;이창호;김형우
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권12호
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    • pp.1213-1220
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    • 2015
  • 망간단괴를 채집하는 심해저 통합 채광시스템은 채광선, 수직양광관, 중간버퍼, 유연관, 채광로봇으로 구성되어 있다. 최근 심해저 통합 채광시스템 연구에서는 생산성을 극대화하기 위한 다수의 채광로봇으로 구성되는 새로운 다중로봇 통합 채광시스템의 개념이 소개되었다. 본 논문에서는 다중로봇 통합 채광시스템 해석의 효율성을 향상시키고, 다중로봇 시스템의 확장이 이하도록 부분시스템 합성방법이 적되었다. 또한 유연 다물체 동역학이 적된 부분구조로 나눔으로써 수직양광관과 유연관의 대변위가 고려되었다. 일반적인 해석방법과 부분시스템 합성방법의 산술 연산 횟수를 비교함으로써 통합 채광시스템의 부분시스템 합성방법의 이론적인 효율성 연구가 수행되었다.

반사거울형 태양광채광시스템의 주택적용 실험 (Application Experiment of Mirror Sunlighting System to House)

  • 정인영;김정태
    • 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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    • 한국조명전기설비학회 2005년도 학술대회 논문집
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    • pp.57-60
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    • 2005
  • 자연채광은 실내공간의 쾌적성을 향상시키며, 재실자의 건강을 증진시킬 뿐만 아니라 에너지 절약적인 측면에서 시너지 효과를 발휘하고 있다. 이에 반사거울형 태양광채광시스템은 도시가 과밀하고 고층화됨에 따라 자연채광의 도입이 어려운 실내공간에 태양광을 도입할 수 있는 자연에너지 활용장치라 할 수 있다. 본 연구는 태양광채광시스템을 이용하여 주거건물 옥상에 1차반사거울을 설치하고, 반지하의 상부에 2차반사거울을 설치하여 거실공간에 태양광을 유입하였다. 시스템 미설치시와 설치시에 대한 거실의 바닥면조도와 외부조도를 동시에 측정하여 외부조도에 대한 내부조도의 비율인 주광조도비를 분석하고, 증감율을 구하여 반사거울형 태양광채광시스템의 성능을 평가하였다. 채광성능평가 결과 채광시스템의 설치로 인한 실내 주광조도비는 평균 $80{\sim}1,400%$정도 증가하는 것으로 나타났으며, 또한 창면부에 비해 실의 후면부가 2배 이상 증가한 것으로 나타나 채광성능이 매우 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 실험한 반사거울형 태양광 채광시스템은 주거건물에서의 적용이 용이하고 높은 채광성능을 제공할 수 있어 실내 빛환경 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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반사거울형 태양광 채광시스템의 성능 평가 (A Performance Evaluation of Solar Mirror Sunlighting Systems)

  • 이범석;김정태
    • 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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    • 한국조명전기설비학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.30-37
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    • 2005
  • 태양광 채광시스템은 자연광의 유입이 어려운 공간에 주광을 유입하기 위하여 개발된 장치로써 에너지를 절약하고 인간의 쾌적성을 향상시키는 등 지속가능한 건축을 위해 도입 및 확대가 크게 기대 되는 장치이다. 이에 본 연구는 기존에 본 연구실에서 개발된 시스템의 문제점을 보완하고 개선하여 건축물 적용시의 채광성능을 평가하는데 연구목적이 있다. 본 시스템의 설치는 2004년 10월 25일 (주) 동아산전과의 공동작업으로 설치되었으며, 수원에 있는 K대학 공과대학 5층 옥상 파라펫에 설치하였다. 평가실험은 2005년 4월 5일 9시30분부터 15시30분까지 청천공 상태에서 실시하였고, 총32개의 측정점을 선정하여 주광조도비로 채광성능을 평가하였다. 실험결과, 반사거울을 설치 시 창이 있을 경우 실내의 주광조도비는 평균 20.3[%] 상승하였고 창을 제거할 경우 실내의 주광조도비는 평균 38.2[%]정도 상승하여 채광학적으로 유효한 것으로 분석되었다. 따라서 본 시스템은 건축물의 실내 및 옥외의 음영진 곳에서 유용하게 사용될 수 있음이 입증되었다.

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심해저 채광시스템에 대한 분산제어기 설계에 관한 연구 (Design of a Decentralized Controller for Deep-sea Mining System)

  • 여태경;박성재;홍섭;김형우;최종수
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제13권3호
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    • pp.252-259
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    • 2008
  • 심해채광시스템(Deep-sea mining system)은 보편적으로 수상선(Surface vessel), 양광관(Lifting system), 버퍼(Buffer), 유연관(Flexible pipe) 그리고 집광기(Miner)로 구성된다. 이러한 채광시스템은 하부시스템들(Subsystems)로 구성되기 때문에 대규모 시스템(Large-scale system)으로 가정할 수 있다. 대규모 시스템을 제어하기 위하여, 최근에는 분산제어기법(Decentralized control approach)이 널리 적용되고 있다. 본 논문에서는 대규모 시스템인 채광시스템에 분산제어 기법의 적용성에 대한 기본연구로서, 먼저 심해채광시스템을 유사 모델(양광관과 버퍼를 구면진자 유연관을 2차원 선형 스프링 결합)로 가정하고 간략하게 모델화하였다. 간략화된 모델을 바탕으로, 대규모 심해 채광시스템을 2개의 하부 시스템, 수상선, 양광관과 버퍼로 구성된 시스템과 집광기 시스템으로 각각 나누었다. 다음으로 각 하부 시스템 사이의 상호작용 요소(Interaction term)를 외란(Disturbance)으로 가정하고, 각 하부시스템에 대한 분산제어기를 설계하였다. 여기서 제어기는 집광기가 주어진 경로를 움직이는 동안, 집광기 시스템과 수상선, 양광관과 버퍼 시스템 사이의 거리가 일정하게 유지되도록 제어하였다. 끝으로 제안된 제어기의 효율성을 검증하기 위해, 간략화된 모델을 이용한 수치 시뮬레이션을 수행하였다.

심해저 광물자원 채광시스템의 통합거동 해석 (Total Dynamic Analysis of Deep-Seabed Integrated Mining System)

  • 김형우;홍섭;이창호;최종수;여태경
    • 한국항해항만학회지
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    • 제34권3호
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    • pp.195-203
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    • 2010
  • 본 논문은 통합채광시스템의 동력학 해석을 다루고 있다. 통합채광시스템은 채광선, 수직양광관, 중간 저장 장소인 버퍼, 유연관, 자항식집광기로 구성되어 있다. 자항식집광기와 버퍼는 6자유도의 강체로 가정하였으며, 수직양광관과 유연관의 동적거동 해석을 위해 집중질량 매개방법을 이용한 이산화 모델을 적용하였다. 채광선에 대한 운동은 포함시키지 않았지만 경계조건을 통하여 채광선의 움직임을 표현하였다. 연약한 해저면을 주행하는 차량에는 연약지반 역학 모델을 적용시켰다. 수직양광관-버퍼, 버퍼-유연관, 유연관-자항식집광기의 연결에는 회전구속과 볼 구속조건을 사용하였다. 연성 동력학 모델의 운동방정식을 유도하기 위해 국부좌표계를 사용하였으며, 4개의 오일러 매개변수를 사용하여 각 시스템의 자세를 표현하였다. 통합 채광시스템의 운동 방정식 해를 구하기 위해서 증분-반복법을 적용하였으며, 시간영역 적분기는 newmark-${\beta}$를 사용하였다. 통합 채광시스템의 동적 거동 해석을 수치해석을 통해 분석하였다.

추적식 자연채광시스템 현황 및 기술 개발에 관한 연구 (A study on the utilization status and technical development of solar tracking daylighting systems)

  • 김원식;정해준;천원기;한현주;임상훈
    • 에너지공학
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    • 제25권4호
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    • pp.62-73
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    • 2016
  • 자연채광 시스템은 자연광의 건물 실내 유입을 통한 실내조명에 상당히 효율적으로 적용될 수 있다. 특히, 건물에서 사용되는 에너지 중 28%는 조명에너지에 사용되는 점을 감안하면, 인공조명에의 의존도를 낮출 수 있는 자연채광시스템의 역할은 상당히 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 최근 국내에 보급된 다양한 추적식 자연채광시스템(Active Daylighting System)의 특성 및 이용 현황에 대한 조사와 분석을 수행하였다.

실내 건축공간에 있어 수평채광덕트 시스템의 적용에 관한 실험적 연구 (An Experimental Study on the Application of Horizontal Daylight Duct System in Building Interior Space)

  • 이성주;김회서
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제18권1호
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    • pp.36-43
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    • 2004
  • 본 논문은 건축물에 적용할 수 있는 자연채광 시스템으로서 채광부 반사판과 방광부의 위치 및 크기 등을 개선한 수평형 채광덕트를 개발하고자 하였으며, 이에 따른 실물모형 실험을 통하여 채광성능을 분석하고 적용가능성을 검증하고자 하였다. 연구결과 채광덕트의 적용시 청천공 상태에서는 실내 안쪽에서 0.3∼0.4%의 조도비가 측정되었다. 또한 덕트 폭보다 150[cm] 이상 넓은 조도분포를 가지는 것으로 나타났으며, 채광성능이 높아 실제 건물에 적용할 경우 주간시간대에서 조명에너지 절약 가능성이 높은 것으로 판단되었다.

거울형 태양광 채광시스템의 공간유형별 적용현황 분석 (An Analysis on Applications of Mirror Sunlighting Systems to the Contemporary Buildings with Different Spatial Types)

  • 정주희;이종수;김정태
    • KIEAE Journal
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    • 제8권6호
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    • pp.27-38
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    • 2008
  • Sunlighting offers the high quality of life and has potential to improve environment, economy and human comfort. Especially mirror sunlighting system has competitive power in price, saving energy and solving problems of sunshine lack. This study aims to analyze the adequate applications of mirror type sunlighting systems available in Korea to enhance the living environment. For the purpose, contemporary applications were analyzed by spatial characteristics, size and usage in Germany, Switzerland, Australia, Japan and Korea. As the results, they are being applied for the place with lack of sunshine in housings. For culture complex, they are usually applied for atrium. Nowadays, application of complex systems is increasing to solve sunshine lack and make uniform illuminance. Therefore both aesthetic and technical consideration is needed to apply the advanced mirror sunlighting systems in various spaces.