• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.578-585
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• 2018

본 논문은 고속철도차량에 전기기계제동장치(EMB : Electric Mechanical Brake)를 적용하기 위한 주요 구성품인 3상 매입형영구자석동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 설계방법과 이를 이용한 인버터 제어시스템의 압부력제어 시뮬레이션 방법을 제안한다. 최근 자동차에서 주로 사용하는 유압식 제동장치는 유압을 발생시키기 위해 필요한 오일류와 유압 라인의 관리, 유지보수성 및 유압펌프의 동작으로 인한 효율성 등이 문제로 제기되면서 EMB에 대한 관심이 높아지고 있으나 비용증가 및 안전측면의 보완이 지속적으로 요구되고 있다. 공압식 제동장치를 주로 사용하는 철도차량은 EMB 시스템을 적용할 경우 차량 하부에 큰 공간을 차지하는 공기압축기, 제동공기통 및 연결 배관 등의 부품이 필요하지 않으므로 50% 이상의 소형화가 가능하며 인버터를 적용한 전동기 구동방식으로 인하여 상대적으로 빠른 응답속도와 정밀제어를 통해 공주거리를 단축시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 철도차량은 다수의 제동장치가 제동력을 분담하는 구조로 설계되어 자동차와 비교하여 EMB 적용이 안전측면에서 유리하다. 본 논문에서는 JMAG을 활용하여 고속철도의 제동 캘리퍼와 제동력 출력에 적합한 모터설계 및 전자계해석을 수행하였다. 제동 압부력 제어 시뮬레이션을 위해 기계구동부는 기존 EMB 시스템에 주로 적용된 볼스크류 형태의 동작방식과는 달리 고속철도차량에 적용된 편심축 회전을 이용한 구동방식으로 모델링하였다. IPMSM 제어를 통한 제동압부력 및 제동력 출력결과는 Matlab/Simulink를 활용하여 JMAG의 IPMSM 모델과 co-simulation을 통해 보였으며 결과의 타당성은 차세대고속철도(HEMU-430X)의 제동사양과의 비교를 통해 검증하였다.

• 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.

• 한국연소학회지
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• 제19권4호
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• pp.14-20
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• 2014

In the present study, an annular combustor for a 500 W class micro gas turbine generator was designed and its characteristics were investigated by using both numerical and experimental methods. For this purpose, geometrical configurations of the annular combustor were determined in the aspect of the aerodynamic and chemical consideration. Also, fluid flow and pressure drop characteristics in the combustor were numerically studied by using commercial tool, FLUENT. Based on the numerical results, the diameter and the angle of air admission holes in the primary zone were chosen to be 2.5 mm and $30^{\circ}$, respectively. Finally, an integrated test unit, which consisted of a compressor, combustor, turbine, and motor/generator, was developed in order to measure the combustor efficiency. As the temperature difference between the combustor inlet and the turbine inlet or the air mass flow rate increased, the combustor efficiency increased and it was over 90% when the air mass flow rate was larger than 7.30 g/s. It was shown that the annular combustor developed in this study met the design requirement for a 500 W class micro gas turbine generator.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.111-117
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• 2003

In the design of the split type free displacer Stilting cryocooler the motion of the displacer is very important to decide the cooling capacity, which depends upon the working gas pressure, the swept volume in the compression space and the expansion space, operating frequency, the phase shift between piston and displacer, etc. In this study, Stirling cryocooler actuated by the electric farce of the dual linear motor is designed and manufactured. Cool down characteristics of the cold end with laser displacement sensor in the expander of the Stilting cryocooler is evaluated. The charging pressure was 15kg$_{f}$/$\textrm{cm}^2$ and operating frequency was 50Hz. Input power and the lowest temperature were about 32W and 67K, respectively. And, displacement of the piston is measured by LVDTs (Linear Variable Differential Transformers), displacement of thedisplacer is measured by laser optic method, and phase shift between piston and displacer is discussed. As the peak-to-peak pressure of the compressor was increased, peak-to-peak displacement of the displacer was increased. The peak-to-peak displacement of the displacer increases in the range of 0 - 64.5Hz(resonant frequency of the displacer), but decreases steeply when the operating frequency is bigger than the resonant frequency. Finally when the phase shift between displacements of the Piston and displacer is 45。, operating frequency is optimum and is decided by resonant frequency of the expander, mass and cross section area of the displacer and constant by friction and flow resistance.e.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권5호
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• pp.319-325
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• 2011

This study was conducted to figure out the diagnosis basis of cooling performance depending on water amount in the refrigerant of air conditioner, which can be estimated by the temperatures and pressures along the refrigerant circulation line. A car air conditioner of SONATA III (Hyundai motor Co., Korea) was tested at maximum cooling condition at the engine speed of 1500 rpm in the room controlled at 33~$35^{\circ}C$ air temperature and 55~57% relative humidity conditionally. Measured variables were temperature differences between inlet and outlet pipe surfaces of the compressor, condenser, receive drier and evaporator; and high pressure and low pressure in the refrigerant circulation line; and temperature difference between inlet and outlet air of the cooling vent of evaporator. In this study, changes of the water amount in the refrigerant were correlated to the temperatures and pressure changes and also water amount caused poor cooling performance. As water amount increased in the refrigerant in the air conditioner, the performance of the cooling or the heat transfer became worse. Temporal variations of the surface temperature of the evaporator outlet pipe and the low-side pressure showed various patterns that could estimate the water amount. When the water amount caused bad cooling performance, the patterns of the temperature of the evaporator outlet pipe indicated irregular fluctuation greater than $5^{\circ}C$. When the diagnosis system is using just external sensors of the low-side pressure and the temperatures of inlet and outlet air of cooling vent of the evaporator, the precise pattern of bad cooling performance caused by excess water amount in the cooling line was irregular pressure fluctuation, 25 kPa under 120 kPa, and temperature, $12^{\circ}C$ and less.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제34권6호
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• pp.470-475
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• 2009

This study was performed to present the diagnosis basis of cooling performance deficiency according to air quantity included in refrigerant of air-conditioner by detecting the temperatures and pressures of refrigerant pipeline. The car air-conditioner of SONATA III (Hyundai motor Co., Korea) was tested by maximum cooling condition at 1500 rpm of engine speed in the room with controlled air condition at $33\sim35^{\circ}C$ and 55~57% RH. Measured variables were temperature differences between inlet and outlet pipe surface of the compressor (Tcom), condenser (Tcon), receive dryer (Trec) and evaporator (Teva), and high pressure (HP) and low pressure (LP) in the refrigerant pipeline, and temperature difference (Tcoo) between inlet and outlet air of the cooling vent of evaporator. Control variables were the refrigerant charging weight and the vacuum degree in the refrigerant pipeline before charging refrigerant. From the test, it was represented that the measuring values of (Tcom), LP and (Tcoo) were enabled to make the diagnosis of cooling performance deficiency according to quantity included in refrigerant of air-conditioner. The ranges of Tcom, LP and Tcoo to make the diagnosis of cooling performance deficiency were respectively less than $55^{\circ}C$, more than 166.7 kPa-g(1.7 kgf/$cm^2$) and less than $13.7^{\circ}C$. In the case of using only external sensors and the condition under the normal performances of air conditioner, it was considered that the ranges of LP and Tcoo to make the diagnosis of cooling performance deficiency were respectively more than 166.7 Pa and less than $12^{\circ}C$.

• 전자공학회논문지
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• 제51권3호
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• pp.156-163
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• 2014

본 논문에서는 리니어 컴프레서의 스트로크 동특성 향상을 위해 위상 제어 시스템을 구현하였다. 리니어 컴프레서가 적용된 냉장고나 에어컨의 냉각능력을 제어하기 위해서는 단위시간동안 피스톤의 움직인 거리, 즉 피스톤의 속도를 제어해야 하는데 이때 리니어 모터의 주파수나 스트로크를 조정함으로써 가능하다. 이때, 주파수를 고정하고 스트로크를 변화시키는 것이 일반적이다. 스트로크, 즉 피스톤의 행정거리를 정확하게 추정하는 것이 리니어 컴프레서의 동특성을 좌우하는데, 본 연구에서는 위상제어 시스템을 스트로크 제어 루우프에 추가로 삽입함으로써 스트로크 동특성이 향상됨을 모의실험을 통해 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.239-246
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• 2020

본 논문에서는 우산의 물기를 건조하는 자동 제수 시스템을 제안한다. 우산의 물기 제거방법은 우산용 비닐을 씌우거나 사용자가 직접 우산을 털어 수동적으로 제거하는 번거로운 방법과, 수동으로 우산을 제수면에 접촉 시켜 물기를 제거하는 제수기를 사용하는 방법이다. 기본 방법은 수동으로 제거해야 하는 번거로움 뿐만 아니라 제수기의 물기 제거 성능도 만족할 만한 건조감을 기대하기 힘든 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 에어 컴프레셔를 이용하여 사용자가 우산을 넣으면 압력 센서가 넣어진 우산의 무게를 감지해, 모터를 구동시키는 방식으로 우산의 물기를 제거하는 시스템을 개발하였다. 본 발명품은 비닐을 사용하지 않아 폐비닐의 발생을 없앰으로써 경제적, 환경적인 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.183-190
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• 2004

본 논문은 냉난방 인버터 에어컨용 전원시스템에 역률개선 회로인 부분 스위칭 PFC 모듈을 적용하여 입력의 역률 개선 및 전류의 고조파 성분을 최소화하여 IEC555-2규정을 만족하는 입력 전원부를 설계하여 인덕터부하에 적용되는 회로 설계시의 문제점들을 해결 할 수 있는 방안들을 제시하였다. 그리고 출력전압의 상승을 억제하면서 전류파형을 개선하는 방법 및 부분 스위칭 PFC회로를 제안하여 스위칭 횟수를 적게 함으로써 압축기의 모터에 인가 할 수 있는 전압을 상승시켜 모터 적정 운전 전압을 확립하였으며, 효율이나 경제성 및 전자 노이즈 등의 문제점들을 해결하였다. 그리고 에어컨의 소비 전력을 줄일 수 있다. 이상의 결과에서 시스템 총합 운전에너지 효율이 상승되는 것을 확인하는 모든 사항은 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성을 입증했다.

• 설비공학논문집
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• 제19권5호
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• pp.403-410
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• 2007

In this study, natural refrigerants and their mixtures that can supplement and replace R12 and R134a in automobile air-conditioners are studied. R134a is currently used as the refrigerant in new motor vehicle air conditioners, replacing the ozone depleting refrigerant R12. Although R134a has no ozone depletion potential, it has a relatively large global warming potential, approximately 1300 times that of $CO_2$ over a 100 year time horizon. For this reason, performance of natural refrigerants and their mixtures containing R152a, RE170 (Dimethylether, DME) and R600a (Isobutane) are measured under 2 different temperature conditions. They were tested in a refrigerating bench tester with an open type compressor. The test bench provided about 4 kW capacity and water and water/glycol mixture were employed as the secondary heat transfer fluids. Test results show that the coefficient of performance (COP) of these refrigerants is up to 21.55% higher than that of R12 in all temperature conditions. Overall, these fluids provide good performance with reasonable energy savings without any environmental problem and thus can be used as long term alternatives for automobile air-conditioners.