• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권4호
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• pp.21-29
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• 2021

As global environmental regulations have been strengthened, the eco-friendly market has grown rapidly. In the field of aircraft, research on electric vertical take-off and landing aircraft that can enter city centers and perform personal air transportation using electric propulsion is ongoing. For aircraft using electric propulsion methods to operate reliably, electric power thrust systems are a key factor. Electric aircraft require a high power density for propulsion systems with strict limits on volume and weight. The efficient control of inverter systems is essential for achieving high power density. Therefore, in this paper, the characteristics of inverters and motors were analyzed through simulations based on the space vector pulse width modulation (PWM) and discontinuous PWM methods for controlling inverter systems.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.49-57
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• 2020

기존의 전기 모터는 큰 중량과 부피의 단점으로 항공기 적용에 적합하지 않다. 고온 초전도 (High-Temperature Superconducting: HTS) 모터는 전류 밀도와 자기장 밀도가 높으며 손실이 적어 일반 전기모터와 비교하여 크기와 무게를 크게 줄일 수 있다. 본 논문은 미래 항공기 전기 추진용 HTS 모터의 개념 설계 및 해석 결과를 제시한다. 회전속도가 7,200 RPM인 2.5 MW 용량의 HTS 모터를 설계하고 무게 대비 출력 비(kW/kg)를 분석하였다. HTS 모터 계자코일 (Field Coil)의 운전온도는 LH₂ (Liquid Hydrogen) 냉각을 고려하여 20K을 선정하였다. 고정자 권선 (Stator Winding)은 다상 구성 (Multi-Phase Configuration)으로 연결하였고 와전류 (Eddy Current) 손실을 최소화하기 위해 Litz 선을 사용하였다. 결과적으로 모터의 무게 대비 출력 비는 약 18.67 kW/kg으로 기존 모터보다 훨씬 높음을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권1호
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• pp.32-39
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• 2021

전기추진 항공기는 기존 가스터빈 엔진에 의한 환경 및 소음 문제를 해결하기 위해 최근 항공분야에서 활발히 연구가 진행되고 있다. 특히 전기 동력추진 시스템의 핵심 구성품인 추력 모터와 이를 구동하기 위한 인버터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 무게와 부피에 민감한 항공기 특성에 맞는 비출력이 높은 모터를 선정하고, 전력 소자에 따른 인버터 전력 손실을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션은 전력전자 분석 툴인 PSIM을 이용하여 선정된 모터와 전력 소자를 모델링하여 스위칭 주파수에 따른 인버터 전력 손실을 분석 하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권5호
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• pp.391-403
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• 2013

전기 추진 프로펠러 항공기는 기존의 제트엔진으로부터 나오는 유해한 배기가스로 인한 환경적 우려와 국가 에너지 안보 차원에서 새로운 관심을 받고 있다. 그러나 전통적인 항공기 사이징 방법들은 여러 종류의 에너지원과 동력 시스템을 사용하는 전기 추진 항공기에 바로 적용될 수 없다. 본 연구에서는 일반화된 동력기반 사이징 기법에 기초한 전기 추진 항공기 사이징의 실제 예를 제시하였다. 여기서 일반 항공기는 프로펠러, 고온초전도모터, 수소가 연료로 사용되는 연료전지, 동력 조절 장치로 구성되는 전기 추진시스템에 의해 구동된다. 기술 향상의 영향을 평가하기 위해 전기 구성품들의 두 가지 다른 기술 구성을 가정하여 항공기 사이징을 수행하였고, 전형적인 형태의 기준 항공기와 사이징 결과를 비교하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.27-34
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• 2023

본 논문은 마그네틱 기어를 적용한 항공기용 전기추진시스템에 관하여 기술한다. 항공기 추진모터는 높은 토크가 요구되기 때문에 감속기를 결합하여 토크를 증대시킬 수 있다. 하지만 기계식 기어는 마찰에 의한 손실과 열 및 진동 등으로 인해 잦은 유지 보수가 필요하다. 기계식 기어를 사용하지 않는 직접구동형 전동기의 경우 고 토크를 달성하기 위한 설계 시 전동기의 크기와 중량이 증가하게 된다. 본 논문은 항공기의 전기추진 시스템에서 기계식 기어의 유지보수와 직접구동형 전동기의 중량 증가 문제를 해결하기 위해 마그네틱 기어 적용 방안을 제안한다. 항공기용 전기추진 시스템에 적합한 마그네틱 기어를 설계하고 직접구동형 전동기와 성능을 비교함으로 마그네틱 기어의 적용 가능성을 확인한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.129-137
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• 2022

최근 항공기용 구동기는 전기식 구동기의 높은 정밀도 및 유지관리의 용이성 등으로 인해 기존 유압 중심의 기계시스템에서 전기구동 중심(More/All Electric)으로 기술이 변화하고 있다. 따라서 항공기의 전기 전동기 고장은 치명적인 결함을 넘어 인명피해로도 이어질 수 있다. 전기 전동기의 고장진단은 항공기의 안전성을 보장하는데 필수적인 요소이다. 이에 따라 효율적이고 적절한 고장진단이 요구되며 이러한 고장진단 기술 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 전기 전동기 중 영구자석 동기전동기의 고장 유형과 고장진단 기술 동향에 대해 소개하고 분석한다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제3권2호
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• pp.224-234
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• 2008

Multi-phase machines can be used in variable speed drives. Their applications include electric ship propulsion, 'more-electric aircraft' and traction applications, electric vehicles, and hybrid electric vehicles. Multi-phase machines enable independent control of a few numbers of machines that are connected in series in a particular manner with their supply being fed from a single voltage source inverter(VSI). The idea was first implemented for a five-phase series-connected two-motor drive system, but is now applicable to any number of phases more than or equal to five-phase. The number of series-connected machines is a function of the phase number of VSI. Theoretical and simulation studies have already been reported for number of multi-phase multi-motor drive configurations of series-connection type. Variable speed induction motor drives without mechanical speed sensors at the motor shaft have the attractions of low cost and high reliability. To replace the sensor, information concerning the rotor speed is extracted from measured stator currents and voltages at motor terminals. Open-loop estimators or closed-loop observers are used for this purpose. They differ with respect to accuracy, robustness, and sensitivity against model parameter variations. This paper analyses operation of an MRAS estimator based sensorless control of a vector controlled series-connected two-motor five-phase drive system with current control in the stationary reference frame. Results, obtained with fixed-voltage, fixed-frequency supply, and hysteresis current control are presented for various operating conditions on the basis of simulation results. The purpose of this paper is to report the first ever simulation results on a sensorless control of a five-phase two-motor series-connected drive system. The operating principle is given followed by a description of the sensorless technique.

• 한국항행학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.351-358
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• 2018

본 연구에서는 개발된 모터 조립체의 누설 잡음신호 감쇠 방안을 시험을 통해 제안한다. 개발된 장치는 항공기 외부에 장착되어 안테나를 회전시키기 위한 장치로서 전자기 간섭 측면에서 MIL-STD-461F의 RE102 요구규격을 충족해야한다. RE102 시험결과를 통해 장치의 누설 잡음신호가 전원 및 제어 케이블을 통한 외부 유입과 모터 회전에 의해 발생됨을 확인하였다. 그리고 회전을 위해 내 외부의 물리적 차폐가 어려운 부분에서 잡음신호가 누설됨을 확인하였다. 누설 잡음신호에 대한 감쇠를 위해 장치 동작을 고려한 전기적 접지 보강, 전기적 차폐 구조를 적용하여 시험을 수행했고 규격 충족 여부를 확인하였다. 최종적으로 잡음누설 경로에 맞물리는 형태를 갖는 원형 주름 초크 구조와 전도성 그리스를 함께 적용하여 요구규격을 충족함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.829-832
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• 2010

가스터빈엔진의 시동을 위해서는 점화가 가능한 공기 및 연료 조건이 되도록 외부 동력으로 엔진을 가속시켜 주어야 한다. 항공기용 소형 가스터빈엔진의 전기식 시동시스템은 구조가 간단하고 중량이 작아 소형 항공기에 주로 사용된다. 가스터빈 엔진의 전기 시동시스템 해석을 위해서는 배터리, 시동 모터 특성 및 엔진 drag 토크의 분석이 필요하며, 엔진의 사용 온도에 따라 각각의 특성을 반영하여 시동 시스템을 분석하여야 한다. 본 논문에서는 소형 가스터빈엔진의 전기시동 시스템 기본설계 과정 및 주요한 설계 파라메터에 대하여 기술하였다.

• KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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• 제5B권3호
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• pp.207-214
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• 2005

After more than 100 years of development, rotating electric machines are a mature industrial product. Nevertheless, improvements are still possible for specific applications, and it is likely that the major evolution will be promoted by new materials and unconventional structures. Till now, plastic materials are an infrequent choice for the electric machines structural parts, but pioneering applications, such as aeronautical components, let some technological scouting: a low-weight/high-efficiency plastic axial flux motor for a solar flying platform is presented as an example of combined new-material/new-geometry development. The basic design aspects and the prototyping choices are presented and discussed together with the first experimental results.