• 제목/요약/키워드: Energy Balancing

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개미 집단 최적화를 이용한 무선 센서 네트워크의 라우팅 알고리즘 (A Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks with Ant Colony Optimization)

  • 정의현
    • 한국컴퓨터정보학회논문지
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    • 제12권5호
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    • pp.131-137
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    • 2007
  • 최근 유무선 네트워크의 라우팅과 부하 분산에 대한 간단하지만, 효과적인 방법으로 개미 집단 최적화 가 주목받고 있다. 그러나 정체(stagnation) 효과 때문에 개미 집단 최적화를 무선 센서 네트워크에 적용하는 것이 어려워서, 개미 집단 최적화를 무선 센서 네트워크의 라우팅 성능을 개선하는데 적용하고자 하는 연구는 적었다. 본 논문에서는 개미 집단 최적화에 기반한 에너지 효율적인 경로 선정 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 단순히 개미 집단 최적화를 라우팅 알고리즘에 적용하는 것 외에, 정체 효과를 감소시키는 방식을 도입하였다. 시뮬레이션 결과에 의하면, 제안된 알고리즘은 무선 센서 네트워크의 멀티 홉 평면 라우팅 프로토콜에서 유명한 Direct Diffusion에 비해서 데이터 전송 지연과 에너지 효율 면에서 뛰어남을 보여주었다. 더욱이 개미 집단 최적화를 무선 센서네트워크에 단순히 도입한 방식에 비해서도 정체 효과를 줄일 수 있음을 확인하였다.

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A Stable Operation Strategy in Micro-grid Systems without Diesel Generators

  • Choi, Sung-Sik;Kang, Min-Kwan;Lee, Hu-Dong;Nam, Yang-Hyun;Rho, Dae-Seok
    • Journal of Electrical Engineering and Technology
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    • 제13권1호
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    • pp.114-123
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    • 2018
  • Recently, as one of the countermeasures to reduce carbon dioxide($CO_2$) for global warming problems, operation methods in micro-grid systems replacing diesel generator with renewable energy sources including wind power(WP) and photovoltaic(PV) system have been studied and presented in energetic manners. However, it is reported that some operation problems in micro-grid systems without diesel generator for carbon-free island are being occurred when large scaled WP systems are at start-up. To overcome these problems, this paper proposes an operation strategy in micro-grid systems by adapting control devices such as CVCF(constant voltage constant frequency) ESS(energy storage system) for constant frequency and voltage regulation, load control ESS for balancing demand and supply and SVC(static-var compensator) for reactive power compensation. From the simulation results based on the various operation scenarios, it is confirmed that the proposed operation strategy in micro-grid systems without diesel generators is a useful tool to perform a stable operation in micro-grid systems without diesel generator and also make a contribution to reduce carbon dioxide in micro-grid systems.

DC링크 스위치를 갖는 단상 5레벨 인버터 (Single Phase 5-level Inverter with DC-link Switches)

  • 최영태;선호동;박민영;김흥근;전태원;노의철
    • 전력전자학회논문지
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    • 제16권3호
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    • pp.283-292
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    • 2011
  • 본 논문에서는 기존의 멀티레벨 인버터와는 달리 DC링크단에 스위치를 설치함으로써 성능을 향상시킨 새로운 형태의 H-브리지 멀티레벨 인버터를 제안한다. 제안된 방식은 계통 연계형 단상 멀티레벨 인버터로서 기존의 단상인버터에 비하여 출력 전압 파형이 정현파에 가깝고, 고압 대용량 시스템용 멀티레벨 인버터로의 확장도 용이할 뿐만 아니라 직렬연결을 통하여 간단히 전압레벨을 확장할 수 있다는 장점을 갖는다. 동일한 5레벨의 경우 기존의 H-브리지 직렬형이나 NPC형 멀티레벨 인버터는 가제어 스위치가 8개 사용되는 반면에 제안한 멀티레벨 인버터는 가제어 스위치가 6개 사용되기 때문에 회로 구성이 간단하여 신뢰도가 높고 경제적인 구현이 가능하고 스위칭 손실이 줄어서 효율이 향상되는 특징이 있다. POD 변조기법을 기반으로 하여 반송파 신호 하나만을 사용하는 새로운 PWM 방법을 제시하였으며 DC링크 커패시터 전압의 균형을 위한 스위칭 시퀀스에 대해서도 검토하였다. 제안된 토폴로지의 타당성을 시뮬레이션과 실험을 통하여 확인하였다.

주기적 모니터링 센서 네트워크에서 핫 스팟 문제 해결을 위한 호핑 라우팅 기법 (Hopping Routing Scheme to Resolve the Hot Spot Problem of Periodic Monitoring Services in Wireless Sensor Networks)

  • 허석렬;이완직;장성식;변태영;이원열
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제10권9호
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    • pp.2340-2349
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    • 2009
  • 본 논문에서는 주기적 모니터링 센서 네트워크의 핫 스팟 문제를 해결하기 위한 호핑 라우팅 기법을 제안한다. 제안한 호핑 라우팅 기법은 네트워크의 모든 노드들의 에너지 소비 형태가 예측 가능한 부하 균등 경로를 구성한다. 부하 균등 라우팅 경로는 동일한 영역내 노드들의 부하 균형을 이루는 수평 호핑 전송 기법과 서로 다른 영역에 있는 노드 사이에 부하 균형을 이루는 수직 호핑 전송 기법으로 구할 수 있다. 수직 호핑 전송에 필요한 직접 전송횟수는 센서 노드의 에너지 소비 모델을 통해서 부하 균형을 이룰 수 있는 값을 도출하였다. 시뮬레이션을 통해서 제안한 호핑 라우팅 기법이 핫 스팟 문제를 효과적으로 해결함을 보였으며 기존 라우팅 기법 중에서 멀티 홉 전송 방식과 직접 전송 방식 그리고 클러스터링 기법과 비교 평가를 통해서 호핑 라우팅 기법의 효율성을 제시하였다.

Investigations of Multi-Carrier Pulse Width Modulation Schemes for Diode Free Neutral Point Clamped Multilevel Inverters

  • Chokkalingam, Bharatiraja;Bhaskar, Mahajan Sagar;Padmanaban, Sanjeevikumar;Ramachandaramurthy, Vigna K.;Iqbal, Atif
    • Journal of Power Electronics
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    • 제19권3호
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    • pp.702-713
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    • 2019
  • Multilevel Inverters (MLIs) are widely used in medium voltage applications due to their various advantages. In addition, there are numerous types of MLIs for such applications. However, the diode-less 3-level (3L) T-type Neutral Point Clamped (NPC) MLI is the most advantageous due to its low conduction losses and high potential efficiency. The power circuit of a 3L T-type NPC is derived by the conventional two level inverter by a slight modification. In order to explore the MLI performance for various Pulse Width Modulation (PWM) schemes, this paper examines the operation of a 3L (five level line to line) T-type NPC MLI for various types of Multi-Carriers Pulse Width Modulation (MCPWM) schemes. These PWM schemes are compared in terms of their voltage profile, total harmonic distortion (THD) and conduction losses. In addition, a 3L T-type NPC MLI is also compared with the conventional NPC in terms of number of switches, clamping diodes, main diodes and capacitors. Moreover, the capacitor-balancing problem is also investigated using the Neutral Point Fluctuation (NPF) method with all of the MCPWM schemes. A 1kW 3L T-type NPC MLI is simulated in MATLAB/Simulink and implemented experimentally and its performance is tested with a 1HP induction motor. The results indicate that the 3L T-type NPC MLI has better performance than conventional NPC MLIs.

한국인 체질량지수와 식이 섭취, 혈청지질 및 동맥경화 위험인자와의 연관성 오년간의 연구조사(1995~1999) (The Association of Body Mass Index with Dietary Intake, Serum Lipid Levels, Lipoprotein(a) and PAI-1 in Middle Class Korean Adults from 1995 to 1999)

  • 김진옥;위효정
    • 대한지역사회영양학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.51-68
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    • 2001
  • This investigation studied the relationship between Body Mass Index(BMI) and dietary intake, levels of serum lipid, lipoprotein(a) and plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1) of 28.449 Korean adults(16.937 men, 11.542 women) from 1995 to 1999. The dietary assessment was conducted using 24-hour dietary records and food frequency questionnaires. During this five year study, the BMI normal-weight group, as a percentage of the annual test population, decreased from 68.0% to 60.2%, while the BMI overweight and obese groups collectively increased from 25.0% to 29.7%. The levels of serum total cholesterol (TC), LDL-cholesterol(LDL-C), Triacylglycerol(TG) and PAI-1 increased as the values of BMI increased, while the levels of HDL-cholesterol(HDL-C) and lipoprotein(a)(men only) appeared to decrease as values of BMI increased. The levels of daily energy intake also increased as values of BMI increased in both men and women. The obese group had significantly higher levels of carbohydrate, protein, fat(men only), and cholesterol intake than those of the normal-weight, underweight, and overweight groups. In men, BMI positively correlated with the levels of macronutrients and cholesterol intake(p<0.001), % energy of protein, fat, and alcohol intake(p<0.001), and the levels of serum TC, LDL-C, TG and PAI-1(p<0.001), while BMI negatively correlated with % energy of carbohydrate intake, and the levels of Lp(a) and HDL-C(p<0.001). In women, BMI negatively correlated with level of cholesterol(p<0.01), fat(p<0.001), alcohol intake(p<0.05),% energy of fat (p<0.001), % energy of alcohol intake and level of and HDL-C(p<0.001). Subjects who had serum TC, LDL-C, HDL-C, and TG levels greater than the standard reference values(TC>240mg/㎗, LDL-C>130mg/㎗, HDL-C>35, TG>200mg/㎗) exhibited a higher intake of the three macronutrients, iron, calcium, meat, milk and fatty foods than those subjects who had serum lipid concentrations less-than-or-equal-to the standard reference values. Overall, there was positive correlation between the high risk factors of vascular disease variables, dietary intake, and BMI. Prevalence of hypertension and high blood sugar were increased as BMI increased, but the prevalence of hypertension is decreased as the year goes by. These findings showed that dietary intake, level of serum lipids and other vascular disease risk factors increased as BIM increased. Therefore, middle or upper class Korean adults who have high BMI should improve their eating habits. This involve reducing alcohol, animal fat, high carbohydrate foods, and overall food intake, and balancing intake in order to lower vascular disease risk factors, including obesity.

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태양광·풍력 발전 증가에 따른 한국의 전력시스템 내 통합비용에 관한 연구 (A Study on the Integration Costs in Korean Electric System in Accordance with Increasing Solar and Wind Power Generation)

  • 김두천;김광진;박중구
    • 에너지공학
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    • 제28권3호
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    • pp.42-54
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    • 2019
  • 태양광 풍력 발전은 한국의 에너지 전환에 있어서 핵심적인 요소이다. 특히 이산화탄소 감축과 미세먼지 저감을 위해서 태양광 풍력 발전 확대 보급은 정책적으로나, 사회적으로 필수 불가결한 선택이다. 이에 본 논문은 태양광 풍력 확대에 대응하여 한국 전력시스템 내에서 추가적으로 발생하는 비용, 즉 통합 비용에 대해 분석하고자 한다. 2019년~2030년에 걸친 "8차 전력수급기본계획", "재생에너지3020 이행계획"과 2016년 태양광 풍력 발전량을 기반으로 KEPTA를 활용하여 시나리오 분석한 결과, 2030년 13.94Won/kWh~32.55Won/kWh의 통합비용이 필요하며, 백업비용은 8.94Won/kWh, 균형비용은 1.03Won/kWh~4.45Won/kWh, 계통접속비용은 3.97Won/kWh~19.16Won/kWh가 필요한 것으로 나타났다. 이러한 추가 비용이 확보될 때 태양광 풍력 발전의 확대를 위한 전력시스템 내 안정성이 확보될 것으로 예상한다. 향후 태양광 풍력 발전의 기술 개발과 전력저장장치 도입, 그리고 도매시장 가격 변화 등을 고려한 연구가 필요하다.

불균질 횡등방성 매질에서의 탄성파 주시토모그래피 (Seismic Traveltime Tomography in Inhomogeneous Tilted Transversely Isotropic Media)

  • 정창호;서정희
    • 지구물리와물리탐사
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    • 제10권4호
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    • pp.229-240
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    • 2007
  • 이 연구에서는 지하 매질의 속도 이방성을 규명하고 이를 고려하여 지하 단면을 해석하는 탄성파 이방성 토모그래피(seismic anisotropic tomography) 알고리듬을 개발하였다. 이는 지하 매질을 대칭축이 기울어진 횡등방성(Tilted Transversely Isotropic) 매질로 가정하여 지하의 속도 구조와 더불어 이방성 구조를 함께 파악할 수 있도록 고안되었다. 개발된 알고리듬은 이방성 토모그래피에서 흔히 나타날 수 있는 역산의 안정성 문제를 해결하기위해여 역산 매개 변수를 역속도비, 역속도 그리고 이방성 대칭축 방향으로 설정하였고, 의사 베타 변환(pseudo-beta transform)을 통해 이방성 계수의 범위를 제한하였으며, ACB (Active Constraint Balancing) 법을 이용하여 효율적으로 역산 제한조건을 적용하였다. 특히, 기존의 등방성 토모그래피에서 사용하던 프레넬대(Fresnel volume)를 고려한 역산 기법을 이방성 토모그래피로 확장하여 파선 토모그래피에 비해 넓은 범위의 전파각 영역을 확보함으로써 이방성 토모그래피의 안정성을 높일 수 있었다. 개발된 이방성 토모그래피 알고리듬을 복잡한 수치 모델에 적용하여 알고리듬의 타당성을 검증하였으며 현장 자료에 적용하여 시추 결과 및 지질 정보들과 일치하는 향상된 결과를 얻었다. 개발된 이방성 토모그래피 알고리듬을 통해 지하매질의 속도 정보와 이방성 정보를 함께 고려함으로써 보다 정확한 지하 구조의 해석이 가능할 것으로 기대된다.

무선 센서 네트워크에서 링크 상태 및 트래픽 분산 정보를 이용한 효과적인 라우팅 방법 (An Efficient Routing Scheme based on Link Quality and Load Balancing for Wireless Sensor Networks)

  • 김선명;양연모
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제19권4호
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    • pp.11-19
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    • 2010
  • ZigBee는 WPAN(Wireless Personal Area Networks)을 위해 IEEE 802.15.4 표준에 근거하여 저비용, 저전력 소모를 위해 만들어진 표준이다. ZigBee 표준에서 라우팅을 위해 AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector)와 트리 라우팅(Tree Routing) 두 가지 방법이 제시되었다. 트리 라우팅은 IEEE 802.15.4 MAC 계층의 토폴로지 형성 과정 동안에 만들어진 부모-자식 관계에 근거하여 센서 노드로부터 싱크 노드(Sink node)로 데이터를 전송한다. 이 방법에서 새로운 노드가 네트워크에 가입하기 위해 RSSI(Received signal strength indicator) 신호가 가장 강한 노드를 부모 노드로 선택한다. 그러므로 트래픽 분산이 이루어지지 않아 일부 노드는 많은 트래픽 양을 전달하게 되고 에너지는 빠르게 고갈된다. 본 논문에서는 트래픽 분산을 위해 링크 품질과 트래픽 양 정보를 이용하는 새로운 메트릭(Metric)을 제시한다. 제안되는 방법은 RSSI 신호 세기를 사용하는 대신에 새롭게 제안된 메트릭을 사용하여 부모 노드를 선택하여 네트워크에 가입한다. TinyOS TOSSIM(TinyOS mote SIMulator) 환경에서 시험을 통하여 제안한 방법이 기존 트리 라우팅 방법에 비해 우수한 성능을 가짐을 알 수 있다.

데이타 중심 센서 네트워크에서 에너지 효율성을 고려한 비균등 네트워크 분할 기법 (A Non-Uniform Network Split Method for Energy Efficiency in a Data Centric Sensor Network)

  • 강홍구;김정준;한기준
    • 한국공간정보시스템학회 논문지
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    • 제9권3호
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    • pp.35-50
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    • 2007
  • 데이타 중심 센서 네트워크에서는 측정된 데이타의 값에 따라 데이타를 저장하는 센서 노드가 결정되기 때문에 같은 값을 갖는 데이타가 빈번하게 발생하면 이를 저장하는 센서 노드에 부하가 집중되어 에너지가 빠르게 고갈되는 문제가 있다. 또한 센서 네트워크가 확장되면 데이타 저장 및 질의 처리시 목적 센서 노드로의 라우팅 거리가 멀어져 센서 네트워크의 통신비용이 증가되는 문제가 있다. 그러나 기존 연구들은 데이타 저장의 효율적인 관리에만 치우쳐 이와 같은 문제를 효율적으로 해결하지 못하고 있다. 본 논문에서는 데이타 중심 센서 네트워크에서 센서 노드의 부하를 분산시키고 센서 네트워크의 확장에 따른 통신비용을 효율적으로 줄이기 위한 비균등 네트워크 분할(Non-Uniform Network Spilt: NUNS) 기법을 제안한다. NUNS는 센서 네트워크를 센서 노드 개수와 분할된 영역 크기의 차이가 최소가 되도록 비균등 크기의 Partition으로 분할하고 각 Partition에서 발생한 데이타를 각 Partition 내의 센서 노드가 저장함으로써 센서 노드의 데이타 저장 부하를 분산시키고 센서 네트워크의 확장에 따른 통신비용을 줄인다. 또한 NUNS는 각 Partition을 분할된 영역 크기 차이가 최소가 되도록 센서 노드 개수만큼 Zone으로 비균등하게 분할하여 각 센서 노드의 처리 영역으로 할당함으로써 센서 노드에 부하가 집중되는 것을 막고 불필요한 라우팅 비용을 줄인다.

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