• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2006.06a
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• pp.285-287
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• 2006

플라이휠 에너지 저장장치는 회전하는 물체에 에너지를 저장하고 이 에너지를 필요 시 기계적인 에너지를 변환하여 전기적 축전지이다. 플라이휠은 무정전전원장치의 직류측의 단자에서 전원을 받아 충전되며, 무정전전원장치의 입력 AC전압이 차단되어 UPS DC bus전압이 설정 값 이하로 떨어지면 저장 되어 있는 에너지를 전력변환 모듈에 의해 DC로 변환하여 UPS에 공급한다. 또한 전압 Sag, 전압의 불평형, 순간정전 및 고조파에 의한 정전에 대비하여 축전지와 플라이휠 에너지 저장장치를 조합하여 운용할 경우 축전지와 UPS의 DC BUS가 전기적으로 절연이 되어 개별 축전지 구성과 동일한 동작이 되도록 구성으로 축전지의 방전 횟수를 감소함으로써 축전지의 수명도 연장 할 수 있습니다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.93.1-93.1
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• 2012

세라믹 고온초전도체는 에너지 저장장치의 핵심소재로 사용된다. 초전도 플라이휠 에너지 저장장치(Superconductor flywheel energy storage system)는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하여 저장하는 친환경, 고효율 에너지 저장장치이다. 에너지를 최소화하는데 사용되는 초전도 베어링은 고온초전도체와 영구자석으로 구성된다. 베어링에는 희토류계 초전도 물질(RE-Ba-Cu-O, RE:Rare-earth elements)가 사용된다. 베어링의 효율은 영구자석의 자력크기, 초전도체의 자기부상력과 포획자력에 비례한다. 에너지 저장효율을 높이려면 고온 초전도체의 임계전류밀도(초전도체 내부에 흘릴 수 있는 전기량)를 높이고, 초전도 결정립의 크기를 키워야 한다. 결정크기를 키우는 공정으로 종자결정성장법(Seed growth process)이 사용된다. 초전도체 제조공정은 분말의 성형, incongruent melting을 포함하는 부분 용융, 액상에서의 입성장, 포정반응을 통한 초전도 결정의 성장과정을 포함한다. 본 발표에서는 초전도 에너지 저장장치의 기본 원리, 초전도 베어링의 구성, 베어링용 초전도체의 제조방법과 특성(자기부상력과 포획자력) 평가기술, 차세대 에너지 저장장치로서의 초전도 플라이휠 에너지 저장장치의 전망에 대해 요약하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.88-95
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• 2002

Recent development in the field of RE-Ba-Cu-O (REBCO, RE: Y or rare earth elements) bulk high-Tc superconductors (HTS) is reviewed in the present paper. After the fatal weak link problem of sintered REBCO superconductors has been overcome by melt processing, this field has been greatly advanced during last ten years. The critical current density $J_c$ at 77 K has been enhanced by introducing effective flux pinning sites into the $REBa_2Cu_3O_y$ (RE123) superconducting matrix. Large melt-textured REBCO bulk crystals have been fabricated with the TSMG(top-seeded melt growth) technique. Mechanical properties of REBCO bulks have been improved by using the Ag additive or epoxy resin. Real bulk applications such as current lead, fault current limiter, flywheel energy storage system, magnetic field source, magnetic separation system, and etc., surely come true near future.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• summer
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• pp.1257-1259
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• 2004

This paper deals with the operation of a flywheel energy storage UPS. The operating principle of the UPS is analysed in each mode including charging, voltage compensation, discharging, and voltage unbalance compensation. The usefulness of the operation is proved through simulations.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07b
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• pp.939-941
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• 2003

High Speed permanent magnet machines are currently being developed for a number of applications including gas turbine power plants, air conditioning systems, machine tools, gas pumps, high performance vacuum pumps, flywheel energy storage systems, aircraft fuel pumps, and so on. Using a high-speed machine eliminates the necessity of the mechanical gearbox and could certainly increase the system efficiency and reduce the total cost. In addition, a high-speed machine has the advantage of small dimension and low weight, i.e. low weight to power and volume to power ratio. This paper presents a review of some important applications (mostly still under development) where high-speed machines arc used, highlighting the advantages of the technology in each case.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.491-492
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• 2015

본 논문에서는 영구자석 동기 전동기(PMSM)의 수학적 모델을 기반으로 한 플라이휠 에너지 저장 시스템을 매트랩/시뮬링크를 사용하여 모델링 하였다. PMSM의 센서리스 벡터 제어를 위해 속도 및 전류 제어기를 구현하였으며, PI형 상태 관측기를 이용한 역기전압 추정기와 PLL 기반의 위치/속도 추정기를 구현하였다. 초기 기동시 역기전압 추정기반 센서리스 제어 방식은 회전자의 위치를 정확히 추종 할 수 없어 Open-Loop 알고리즘을 통하여 동기 전동기를 구동시킨다. 플라이휠 에너지 저장 시스템의 센서리스 제어 알고리즘은 충전 모드와 발전 모드에서의 시뮬레이션을 통해 성능을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1257-1258
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• 2007

본 논문에서는 초전도 플라이휠 에너지 저장장치에 저장된 에너지의 손실을 평가하였다. 초전도 베어링은 저어널 타입이며 수직축형태로 플라이휠 시스템을 구성하였다. 초전도 플라이휠에 사용하는 전동발전기의 회전자를 영구자석을 사용하는 경우 코어의 사이즈 및 체적 변화에 따른 회전 손실과 진공에 따른 풍손이 회전손실에 미치는 영향을 평가 하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.26 no.3
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• pp.40-46
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• 2009

Toroidally-wound brushless direct-current (BLOC) machines are compact, highly efficient, and can work across a large magnetic gap. For these reasons, they have been used in pumps, flywheel energy storage systems and left ventricular assist devices among others. The common feature of these systems is a spinning rotor supported by a set of (either mechanical or magnetic) bearings. From the view point of dynamics, it is desirable to increase the first critical speed of the rotor so that it can run at a higher operating speed. The first critical speed of the rotor is determined by the radial stiffnesses of the bearings and the rotor mass. The motor also affects the first critical speed if the rotor is displaced from the rotating center. In this paper, we analytically derive the flux density distribution in a toroidally-wound BLOC machine and also derive the negative stiffness of the motor, based on the assumption that the rotor displacement perturbs the flux density distribution linearly. The estimated negative stiffness is validated by finite element analyses.

• Journal of IKEEE
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• v.22 no.3
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• pp.759-766
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• 2018

This paper presents a high-speed axial-flux machine which utilizes the idea of sinusoidal shaped pole combined with a consequent iron-pole. The target of the proposed machine is the cost reduction of the relatively expensive Samarium-Cobalt (SmCo) permanent magnet (PM) material and the torque per PM volume improvement by using sinusoidal consequent-pole rotor. The effectiveness of the proposed machine is validated by comparing it with conventional consequent-pole and with conventional PM machines using 3-D finite element method (FEM) simulations. The comparison and analysis is done in terms of back electro-motive force (back-EMF) harmonic contents, torque per PM volume and torque ripple characteristics. The simulation results show that the proposed machine is suitable and cost-effective for high-speed and high torque per PM volume applications. Furthermore, due to the consequent pole, the magnetic flux saturation and the overload current torque-capability are also presented and discussed in the paper.

• Progress in Superconductivity
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• v.8 no.1
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• pp.122-126
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• 2006

This paper presents experimental and numerical investigation on heat generation of a bulk HTS for application to a 100 kWh Superconductor Flywheel Energy Storage System(SFES) bearing. An experimental device is manufactured to reproduce varying magnetic field conditions that a bulk HTS may experience during the operation of the 100 kWh SFES. The bulk HTS is directly cooled by a cryocooler while the heat is generated by the eddy currents created by varying magnetic fields induced by a coil. In order to design the cryocooling system for the 100 kWh SFES project, a preliminary experiment to investigate the actual cooling load variation under AC magnetic field has been carried out. In the experiment, two different copper holders were designed and tested. Several temperature sensors were installed on each component of the assembly and the temperatures were measured for several operating conditions of the 100 kWh SFES. The experimental investigation on the thermal response of the bulk HTS and its holder is considered to be a valuable step fur the successful materialization of a large-scale SFES.