• 대한기계학회논문집A
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• 제38권7호
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• pp.817-822
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• 2014

경춘 복선의 일반 전동열차와 준 고속 열차인 ITX-청춘이 개통된 이래, 서울과 춘천을 오가는 유동인구가 급증하고 있다. 이는 대용량성과 저렴한 요금, 운행의 정시성 및 안전성 측면에서 다른 교통수단에 비해 철도 운송의 경쟁력이 높기 때문이다. 그러나 실내소음 측면에서는 전동 열차에 대한 승객들의 불만이 상당하다. 특히 터널 구간에서 실내소음은 급격히 높아져 대화에도 지장을 줄 정도이다. 본 연구에서는 경춘선 일반 전동 열차와 ITX-청춘 열차를 대상으로 정상 주행 중의 실내소음 특성을 비교 분석한다. 개활지, 터널 및 교량에서의 소음 레벨, 주파수 특성과 음질 지수를 분석하고, 실내 위치에 따른 소음레벨의 차이를 비교하여 소음의 전달 경로를 파악함으로써 향후 전동 열차의 실내소음 향상을 위한 기초 정보를 제공하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.762-767
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• 2017

본 논문은 전기자동차의 충전부하 이동성에 의한 전력시스템 선로에서의 전송전력에 대한 해석과 개선에 대한 내용을 제시하였다. 전기자동차는 화석연료의 고갈과 환경보호의 중요성이라는 측면에서 사용범위가 크게 늘어나고 있으며, 가까운 미래에 가솔린 연료를 사용하는 운송수단을 대체할 것으로 예상되고 있다. 기존의 예측된 고정 부하량에 기초한 전력시스템에서 전기자동차의 이동성 충전부하는 특정 지역에서 이동성 충전부하의 증가로 인한 전송선로에서의 전송전력 집중과 과부하의 문제를 발생시킨다. 이러한 현상의 해석을 위해 New England 시험계통을 부하특성을 기반으로 4개의 지역으로 분할하여 전기자동차 충전부하의 이동을 고려한 예상 시나리오를 가정하였다. 예상 시나리오에서는 표준이 되는 전기자동차의 충전용량을 고려하여 지역단위의 부하량을 최대 31%까지 증가하면서 선로에서의 전송전력 집중과 과부하 현상을 해석하였다. 이러한 선로에서의 과부하 문제에 대한 해결책으로 TCSC를 과부하가 발생한 선로에 직렬 연결하여 선로의 전송전력을 선로제한값 보다 작은 부하율 100% 이내의 값으로 직접 제어할 수 있도록 하였다. 시뮬레이션 결과로부터 전력시스템에 몇 개의 TCSC를 적용함으로써 전기자동차의 이동성 부하 충전에 의한 선로에서의 전송전력 문제를 효과적으로 그리고 경제적으로 해결할 수 있음을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.42-51
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• 2017

본 논문에서는 전기자동차 배터리의 충전 방안 중 하나로 여겨지는 무선전력전송을 이용할 경우 발생 가능한 보호협조 문제점을 분석한다. 전기충전을 위한 무선전력전송 시스템을 구축하기 위해서는 전원공급장치 개발이 필수적이나, 전원공급장치의 정확한 설치기준이 없기 때문에 운용 시 보호협조 상에 문제점이 발생 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 PSCAD/EMTDC로 무선전력전송 전기충전설비용 전원공급장치를 모델링하여 가능성 있는 사고를 모의해보고, 이를 해결할 수 있는 대안을 제시하고자 한다. 즉, 사고 발생 시, 전원공급장치의 60Hz 대역에서 정격차단용량(12.5kA) 상회 가능성과 20kHz 대역에서의 임피던스 병렬화로 인한 보호기기의 부동작 가능성을 시뮬레이션을 통해 확인하였고, 이에 대한 해결책으로 대칭좌표법을 이용한 사고해석 알고리즘과 사고전류를 저감시킬 수 있는 NGR 산정 알고리즘을 제안하였다. 이를 통해 60Hz 대역에서는 NGR(Neutral Ground Resister)을 도입하여 사고전류를 정격차단용량 이하로 저감시키고, 20kHz 대역에서는 중선선에 CT 설치 및 이에 대한 보호정정을 통해 보호기기 부동작이 방지됨을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.284-292
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• 2022

Hydrogen is promising a candidate for energy supporting the carbon neutrality policy for greenhouse gas reduction, which is being promoted in several countries, including Korea. Although challenging efforts-such as lowering the costs of green hydrogen production and fuel cells-remain, hydrogen fuel cell electric vehicles (FCEVs) are expected to play a significant role in the energy transition from fossil fuels to renewable energy. In line with this objective, the hydrogen FCEV working group in the International Organization for Standardization (ISO) compiled and revised international standards related to hydrogen refueling stations as of 2019. A well-established hydrogen quality management system based on the standard documents will increase the reliability of hydrogen charging stations and accelerate the use of FCEVs. In this study, among the published ISO standards and other references, the main requirements for managing charging stations and developing related techniques were summarized and explained. To respond preemptively to the growing FCEV market, a continuous hydrogen quality monitoring method suitable for use at hydrogen charging stations was proposed.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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• pp.467-471
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• 2004

The development of a tilting train with construction of electric line on the conventional railway is required for speed-up on the conventional railway with many curving sections. For development of tilting train, the study and development of the tilting system and tilting bogie having the different mechanism with a general high speed train will play a main role for improving the technology in the field of Korean railway. The study and development of the pantograph tilting mechanism in order to keep a good contact behavior between a pantograph and a contact wire by tilting a pantograph on the opposite direction of the vehicle tilting direction. In this study, we analyzed the aerodynamic characteristic of a developing pantograph on the tilting train and obtained the contact force with catenary by aerodynamic lift force by the aerodynamic analysis. We also performed the numerical analysis for design the device controlling lift force on a pantograph. From the aerodynamic simulation and parameter study for a device to control the lift force, we will suggest the various shape and the optimal shape of it corresponding to a developing tilting pantograph. The Fluent software is used for the calculation of flow profile in this study.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2004년도 추계 학술대회논문집
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• pp.177-180
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• 2004

The development of a tilting train with construction of electric line on the conventional railway is required for speed-up on the conventional railway with many curving sections. For development of tilting train, the study and development of the tilting system and tilting bogie having the different mechanism with a general high speed train will play a main role for improving the technology in the field of Korean railway The study and development of the pantograph tilting mechanism in order to keep a good contact behavior between a pantograph and a contact wire by tilting a pantograph on the opposite direction of the vehicle tilting direction. In this study, we analyzed the aerodynamic characteristic of a developing pantograph on the tilting train and obtained the contact force with catenary by aerodynamic lift force by the aerodynamic analysis. We also performed the numerical analysis for design the device controlling lift force on a pantograph. From the aerodynamic simulation and parameter study for a device to control the lift force, we will suggest the various shape and the optimal shape of it corresponding to a developing tilting pantograph. The Fluent software is used for the calculation of flow profile in this study.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.887-895
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• 2018

본 논문은 수송량 증대를 위한 열차제어시스템의 안전거리 설계와 전동차 제동설계에 활용할 수 있는 제동모델을 제시한다. 제동모델을 위해 6량 1편성으로 운행되는 전동차의 제동특성을 시험하였다. 제동특성에 영향을 줄 수 있는 인자로는 마찰계수, 제동압력의 변화, 회생제동 등이 있으며 시험을 통해 확인하였다. 제동압력은 상용제동과 비상제동으로 구분하고 차량의 특성을 반영하였다. 주행하는 철도차량에 작용하는 외력은 주행저항을 측정 시험과 후처리 방법을 제시하고 있는 KS R 9217에 따라 시험을 수행하고 2차 다항식 형태로 해당 열차의 주행저항을 제시하였다. 차량의 재원, 마찰계수, 제동압력, 주행저항을 바탕으로 직선 평탄 선로를 주행하는 전동차의 동적 거동은 다물체 동역학 해석 소프트웨어를 이용하여 해석하였다. 해석결과는 상용제동과 비상제동에 대하여 시험결과와 비교 검증하였으며 상당히 합리적인 결과를 도출하였다. 검증된 모델은 제동초기 속도에 따른 정지거리를 분석하고 감속도 중심의 제동모델과 비교하였다. 또한, 운영기관의 마찰계수 한계치에 따라 열차제어시스템을 위한 안전거리는 변화할 수 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 철도차량들을 연결하여 운행하는 열차의 동적 거동해석에 활용할 수 있을 뿐 아니라 차량 설계에서 제동에 영향을 미치는 다양한 선로환경 분석과 제동 성능향상의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.5-5
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• 2011

The research and development of hybrid electric vehicle (HEV), plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) and electric vehicle (EV) are intensified due to the energy crisis and environmental concerns. In order to meet the challenging requirements of powering HEV, PHEV and EV, the current lithium battery technology needs to be significantly improved in terms of the cost, safety, power and energy density, as well as the calendar and cycle life. One new technology being developed is the utilization of composite cathode by mixing two different types of insertion compounds [e.g., spinel $LiMn_2O_4$ and layered $LiMO_2$ (M=Ni, Co, and Mn)]. Recently, some studies on mixing two different types of cathode materials to make a composite cathode have been reported, which were aimed at reducing cost and improving self-discharge. Numata et al. reported that when stored in a sealed can together with electrolyte at $80^{\circ}C$ for 10 days, the concentrations of both HF and $Mn^{2+}$ were lower in the can containing $LiMn_2O_4$ blended with $LiNi_{0.8}Co_{0.2}O_2$ than that containing $LiMn_2O_4$ only. That reports clearly showed that this blending technique can prevent the decline in capacity caused by cycling or storage at elevated temperatures. However, not much work has been reported on the charge-discharge characteristics and related structural phase transitions for these composite cathodes. In this presentation, we will report our in situ x-ray diffraction studies on this mixed composite cathode material during charge-discharge cycling. The mixed cathodes were incorporated into in situ XRD cells with a Li foil anode, a Celgard separator, and a 1M $LiPF_6$ electrolyte in a 1 : 1 EC : DMC solvent (LP 30 from EM Industries, Inc.). For in situ XRD cell, Mylar windows were used as has been described in detail elsewhere. All of these in situ XRD spectra were collected on beam line X18A at National Synchrotron Light Source (NSLS) at Brookhaven National Laboratory using two different detectors. One is a conventional scintillation detector with data collection at 0.02 degree in two theta angle for each step. The other is a wide angle position sensitive detector (PSD). The wavelengths used were 1.1950 ${\AA}$ for the scintillation detector and 0.9999 A for the PSD. The newly installed PSD at beam line X18A of NSLS can collect XRD patterns as short as a few minutes covering $90^{\circ}$ of two theta angles simultaneously with good signal to noise ratio. It significantly reduced the data collection time for each scan, giving us a great advantage in studying the phase transition in real time. The two theta angles of all the XRD spectra presented in this paper have been recalculated and converted to corresponding angles for ${\lambda}=1.54\;{\AA}$, which is the wavelength of conventional x-ray tube source with Cu-$k{\alpha}$ radiation, for easy comparison with data in other literatures. The structural changes of the composite cathode made by mixing spinel $LiMn_2O_4$ and layered $Li-Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ in 1 : 1 wt% in both Li-half and Li-ion cells during charge/discharge are studied by in situ XRD. During the first charge up to ~5.2 V vs. $Li/Li^+$, the in situ XRD spectra for the composite cathode in the Li-half cell track the structural changes of each component. At the early stage of charge, the lithium extraction takes place in the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component only. When the cell voltage reaches at ~4.0 V vs. $Li/Li^+$, lithium extraction from the spinel $LiMn_2O_4$ component starts and becomes the major contributor for the cell capacity due to the higher rate capability of $LiMn_2O_4$. When the voltage passed 4.3 V, the major structural changes are from the $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, while the $LiMn_2O_4$ component is almost unchanged. In the Li-ion cell using a MCMB anode and a composite cathode cycled between 2.5 V and 4.2 V, the structural changes are dominated by the spinel $LiMn_2O_4$ component, with much less changes in the layered $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ component, comparing with the Li-half cell results. These results give us valuable information about the structural changes relating to the contributions of each individual component to the cell capacity at certain charge/discharge state, which are helpful in designing and optimizing the composite cathode using spinel- and layered-type materials for Li-ion battery research. More detailed discussion will be presented at the meeting.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.798-799
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• 2011

온라인 전기버스용 전동기는 차량의 운전특성을 고려하여 가속성 향상을 위한 높은 기동토크가 요구되며, 넓은 속도영역 운전을 위한 약계자 제어성능이 우수해야 한다. 특히 전동기의 최대 동작속도가 배터리 전압에 의해 결정되므로, 고속 운전영역 확보를 위해 전압제한을 고려한 전기설계가 필요하다. 본 연구에서는 정격속도 대비 최대속도의 비가 1:4로서 넓은 약계자 영역이 요구되는 온라인 전기버스용 전동기에 대해 개념설계를 진행하여 Active Part의 치수를 산출하고, 고정자 권선의 턴수 및 회전자 형상 변화에 따른 전압 및 출력특성을 비교 분석하여, 온라인 전기버스용 전동기에 요구되는 약계자 제어특성을 만족하도록 설계안을 도출하였다. 또한 전동기의 고속 동작시 주 손실인 철손에 의한 온도상승을 고려하여 영구자석의 감자안정성을 분석하였으며, 전자장 FEM 해석을 적용하여 설계결과의 타당성을 검증하였다.

• 전기학회논문지
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• 제67권5호
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• pp.688-694
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• 2018

The transition section of the overhead rigid conductor rail (ORCR) consists of a direct induction device and a limit point to prevent the power supply failure and failure of the electric railway vehicle pantograph due to the difference of the uplift in the catenary line. In T-Bar transition section, a twin simple catenary is mostly installed between the overhead catenary system (OCS) in the ground section and the ORCR in the underground section. In this paper, we compare and analyze the possibility of replacing the twin simple catenary with heavy simple catenary. The reliability of numerical analysis results was confirmed by comparing field test with numerical results. Comparing the numerical results of the twin simple catenary with the heavy simple catenary in the transition section, the difference uplift is 5.9[mm] on average. When applying heavy simple catenary instead of twin simple catenary, the slight difference of uplift can be compensated by adjusting the height of hanger-ear or support bracket.