• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.436-443
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• 2017

최근, 지구온난화 등의 문제로 인해 새로운 에너지 기술의 개발이 화제가 되고 있다. 중규모 이상의 출력을 얻도록 최적화된 태양광 및 태양열, 풍력 발전과 같은 신재생에너지 기술과 다르게 에너지 하베스팅기술은 출력전력이 매우 작아 크게 주목받지 못하고 있다. 하지만 최근 모바일 산업이 활성화 되면서 에너지 하베스팅기술의 활용가치가 재평가 받고 있다. 또한, 최대전력점 추적방식기술 역시 활발히 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 일정한 저항부하를 위한 열전모듈의 새로운 최대전력점추적 제어방식을 제안한다. 열전 모듈(이하 TEM: Thermoelectric Module)의 V-I곡선특성과 내부저항을 분석하고. 기존의 MPPT제어방식을 비교하였다. P&O(Perturbation and Observation)제어방식은 전압, 전류를 측정하기위한 센서 2개를 사용해야하기 때문에 CV제어방식보다 경제성이 떨어지지만 보다 정확히 MPP를 찾는다는 장점을 가진다. CV(Constant Voltage)제어방식은 전압센서 1개만 사용하기 때문에 경제적인 측면에서는 P&O제어방식보다 뛰어나지만, MPP가 정확히 못하다는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 두 제어방식의 장점만을 가지고 TEM의 최대전력점(MPP)을 추적하도록 설계하였다. 제안된 MPPT 제어 방식은 PSIM 프로그램을 이용한 모의실험으로 확인하였으며, 하드웨어제작을 통해 제안된 MPPT제어 방식을 검증하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.35-43
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• 2014

본 논문은 무선 전력 전송에 관한 이론을 토대로 송신부와 수신부의 두 개의 평면 코일 사이의 자기 유도 원리의 다양한 조건 변화에 따른 무 접촉 무선 전력 전송에 관한 연구이다. 실험은 무 접촉 방식으로 전력을 전송 할 수 있는 송신부인 1차 측 코일과 수신부인 2차 측 코일 및 하프브리지 직렬 공진 컨버터를 적용한 무선 전원 장치의 송신부 회로와 수신부회로의 출력 전압 및 전원을 계산할 수 있는 환경을 마련해 주었다. 송신부의 유도 결합 공진 컨버터의 주 전원은 태양광 전지 모듈과 대체 광원으로서 인공 광원(할로겐 램프)을 이용하여 전기 에너지로 변환 시켜 사용하였으며 태양광 발전으로부터 공급받은 24 V 전원을 무선 전력 전송 장치를 위한 입력 전원으로 사용하였다. 실험 결과, 전달 받은 전력은 수신부 회로에서 조명을 밝히거나 배터리를 충전하는데 사용된다. 그리고 송신부의 출력 측에서 측정을 통해 수신부의 입력 전력과 비교하여 무선 전력 전송 효율은 약 70~89%로 나타났다. 또한 이 논문을 위해서, 무선 전력 전송 시 이물질이 간섭하였을 때, ID 검증 방식과 전압의 위상차 비교 방법을 통해 효율성 실험을 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권1호
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• pp.1-8
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• 2005

본 연구에서는 광촉매의 광자효율을 증가시키고, 물성을 변화시켜 광촉매 성능을 향상시키기 위하여, 자동차 폐 촉매에서 추출된 귀금속 용액 또는 $H_2PtCl_6$ 용액을 수열합성법에 의해 제조된 $TiO_2$와 상업용 $TiO_2$인 P-25(Degussa Co.)를 함침시켜 변조된 광촉매를 제조하였다. 그리고 변조된 광촉매는 ICP-AES, EDS, UV-DRS, XRD, XANES, SEM에 이용하여 물성분석 하였다. 그리고 폐 자동차 촉매전환기의 추출용액을 함침시킨 광촉매를 변조하여 band-gap energy를 1.76eV(705 nm)의 가시광 영역까지 조절하였다. 변조된 광촉매는 PVC가 주성분인 벽지 코팅제와 농도별로 혼합하여 광화학반응을 위한 기능성 도료를 제조하였다. 이 도료를 사용하여 광촉매가 코팅된 기능성 벽지를 제조하였으며, 제조된 벽지의 광촉매 성능을 평가하였다. 반응모델 물질로 NO를 이용하여 촉매 조성, 반응물 농도, 벽지의 촉매 담지량, 반응시간에 따른 광 화학반응속도를 측정하였다. 그 결과 폐 자동차 촉매전환기의 추출용액으로 변조된 $TiO_2$의 광촉매 활성이 크게 증가하였음을 알 수 있었고 그 중에서도 P-25에 추출용액을 함침시킨 P-25(w)의 광촉매가 가장 우수한 광촉매활성도를 나타내었다.

• 자원리싸이클링
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• 제13권1호
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• pp.47-53
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• 2004

용융 전로슬래그를 보통 포틀랜드 시멘트로 전환하여 활용하기 위한 목적으로, 용융 슬래그와 소결 CaO 펠렛을 상호 반응시켜, 슬래그의 염기도 및 반응온도에 따른 CaO의 슬래그 중으로의 용해속도 및 반응생성층을 조사하였다. 전로슬래그에 사전에 계산된 양의 시약급 SiO$_2$를 첨가하여 MgO 도가니에 넣고 $1350∼1500 ^{\circ}C$로 30분간 가열ㆍ용해하여 균질화 한 후 같은 온도로 가열해 둔 소결 CaO 펠렛을 투입하여 10∼30분간 반응시켰다. 반응 후 급냉한 시편을 도가니의 직경방향으로 절단해서 펠렛 단면의 CaO 직경 변화를 측정하여 CaO의 용해속도를 조사하고, 계면 생성층을 SEM/EDX로 관찰하였다. 전로슬래그의 염기도를 1로 조절한 경우, CaO의 용해속도(반응계면의 이동속도)는 $1350 ^{\circ}C$에서 9.8$mu extrm{m}$/min 였고, 온도상승에 따라 $^1500 {\circ}C$에서 18.0$\mu\textrm{m}$/min으로 증가하였다. 염기도를 2로 조절한 경우는 각각 7.6$\mu\textrm{m}$/min, 15.0$\mu\textrm{m}$/min으로 조금 감소하였다. CaO의 용해속도는 Arrhenius의 온도와존성을 만족하며, CaO 용해반응의 겉보기 활성화에너지 값은 36 kcal/mole이었다. 슬래그의 염기도가 1인 경우. $1500 ^{\circ}C$에서 10∼30분간 반응시켰을 때 생성된 $C_2$S의 두께는 64∼118$\mu\textrm{m}$, $C _3$S층의 두께는 28∼90$\mu\textrm{m}$이었다. 한편, 슬래그의 염기도가 2인 경우, $1500^{\circ}C$에서 10∼30분간 반응시켰을 때 형성된 $C_3$S층의 두께는 90∼120$\mu\textrm{m}$ 이었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권3호
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• pp.182-188
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• 2014

진동수주형 파력발전시스템의 성능은 OWC챔버의 형상 뿐만 아니라 입사파의 각도와 터빈의 효과로 인한 압력강하등과 같은 작동환경의 영향도 받는다. 기존의 대부분 연구들은 파랑에너지 흡수효율에 초점을 맞췄기 때문에 입사파 방향이 OWC챔버 입구면과 직각을 이룬다는 가정 하에 수행되었다. 하지만 실해역에서는 입사파가 해양환경에 따라 사파의 형태로 입사하게 될 것이고, 고정식 구조물인 경우에는 그 영향이 더욱 지배적이다. 본 논문은 실험 및 수치해석적인 방법으로 사파중 OWC챔버의 성능에 대하여 고찰하였다. 실험은 3차원 조파수조를 이용하여 다양한 입사파 각도조건에서 수행하였다. 터빈의 영향을 고려하기 위하여 오리피스를 적용하여 챔버내 진동수주의 수위 변동을 계측하였다. VOF모델을 기반으로 한 수치조파수조를 구축하여 실험과 동일한 조건으로 계산을 수행하여 실험결과와 비교분석하여 공기실과 그 인근의 유동변화를 고찰하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.271-279
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• 2014

A 25kW-class polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell system has been developed for the propulsion of a leisure boat. The fuel cell system was designed to satisfy various performance requirements, such as resistance to shock, stability under rolling and pitching oscillations, and durability under salinity condition, for its marine applications. Then, the major components including a 30kW-class PEM fuel cell stack, a DC-DC converter, a seawater cooling system, secondary battery packs, and balance of plants were developed for the fuel cell system. The PEM fuel cell stack employs a unique design structure called an anodic cascade-type stack design in which the anodic cells are divided into several blocks to maximize the fuel utilization without hydrogen recirculation devices. The performance evaluation results showed that the stack generated a maximum power of 31.0kW while maintaining a higher fuel utilization of 99.5% and an electrical efficiency of 56.1%. Combining the 30-kW stack with other components, the 25kW-class fuel cell system boat was fabricated for a leisure. As a result of testing, the fuel cell system reached an electrical efficiency of 48.0% at the maximum power of 25.6kW with stable operability. In the near future, two PEM fuel cell systems will be installed in a 20-m long leisure boat to supply electrical power up to 50kW for propelling the boat and for powering the auxiliary equipments.

• 에너지공학
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• 제15권3호
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• pp.181-187
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• 2006

본 논문에서는 소방 비상용으로 이용되는 태양전지 발전시스템을 제안하고, 발전시스템의 효율을 증대시키기 위한 새로운 고효율의 전력변환장치(승압용 초퍼와 인버터)가 설계된다. 직류-직류(DC-DC) 승압용 초퍼와 직류-교류(DC-AC) 인버터는 사용된 제어스위치들의 스위칭 손실을 최소화하기 위해 공진회로를 이용한 새로운 소프트 스위칭 기법이 적용되고 시스템의 효율을 증대시킨다. 또한 본 논문에서는 태양전지(solar cell)의 최대전력 전송에 의한 태양전지의 효율적인 사용을 위한 태양전지 발전전력의 최대점 $P_{max}$을 손쉽게 추종하고 검출하는 새로운 제어기법과 제어회로에 대해 상세히 해석된다. 고효율의 전력변환 장치와 태양전지 최대전력 전송회로는 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성이 입증된다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제43권2호
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• pp.94-102
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• 2018

Purpose: In this study, a maintenance free super-capacitor battery charging system based on the photovoltaic module, to be used in agricultural electric carriers, was developed and its charging characteristics were studied in detail. Methods: At first, the electric carrier system configuration is introduced and the electric control components are presented. The super-capacitor batteries and photovoltaic module used in the experiment are specified. Next, the developed charging system consisting of a constant current / constant voltage Buck converter as the charging device and a super-capacitor cell as a balancing device are initiated. The proposed circuit design, a developed PCB layout of each device and a proportional control to check the current and voltage during the charging process are outlined. An experiment was carried out using a developed prototype to clarify the effectiveness of the proposed system. A power analyzer was used to measure the current and voltage during charging to evaluate the efficiency of the energy storage device. Finally, the conclusions of this research are presented. Results: The experimental results show that the proposed system successfully controls the charging current and balances the battery voltage. The maximum voltage of the super-capacitor battery obtained by using the proposed battery charger is 16.2 V, and the maximum charging current is 20 A. It was found that the charging time was less than an hour through the duty ratio of 95% or more. Conclusions: The developed battery charging system was successfully implemented on the agricultural electric carriers.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.103-111
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• 2014

크기가 작은 다수의 부이들이 원형으로 배열되어 있을 때 부이를 통한 추출 파워를 포텐셜이론 통하여 살펴보았다. 부이의 크기와 배열 간격이 수심과 파장 그리고 설치면적의 반경에 비하여 작다는 가정 아래에서 다수부이로 채워진 수면에서의 경계조건식을 유도하고 이를 포함한 경계치문제를 고유함수전개법을 이용하여 해석하였다. 추출 파워와 입사파 에너지의 비인 취득 폭을 packing ratio, 배열 반경, 그리고 PTO 감쇠계수를 바꿔가면서 살펴보았다. 또한 다수의 소형 부이를 원형 배열하였을 때 추출된 파력이 같은 잠긴 체적을 갖는 대형 단일 부이보다 효율적임을 계산을 통하여 밝혔다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.242-251
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• 2020

본 연구에서는 직립 안벽 앞에 설치된 2차원 진동수주형 파력발전장치의 추출효율과 반사율을 규칙파와 불규칙파에 대하여 살펴보고 둘 사이의 상관관계를 조사하였다. 해석이론으로 선형포텐셜 이론에 기반을 둔 고유함수전개법을 사용하였다. 공기실이 완전 개방되었을 때 입사파에 의한 산란문제와 공기실이 닫혀 있을 때 공기실내의 변동압력에 의한 파의 방사문제를 풀어 공기실 내부의 유량을 구하고, 이를 공기실내의 공기 흐름에 대한 연속방정식에 대입하여 변동압력을 구한다. 추출파워가 최대가 되는 최적 터빈계수를 적용하여 진동수주형 파력발전장치의 최대 추출효율과 반사율을 규칙파와 불규칙파에 대하여 구하였다. 파랑에너지를 효율적으로 흡수하도록 설계된 진동수주형 파력발전장치는 동시에 반사파를 줄이는데 기여하였다.