In the information society represented by the Fourth Industrial Revolution, various types of data and information that are difficult to see are produced, processed, and processed and circulated to enhance the value of existing goods. The IoT(Internet of Things) paradigm will change the appearance of individual life, industry, disaster, safety and public service fields. In order to implement the IoT paradigm, several elements of technology are required. It is necessary that these various elements are efficiently connected to constitute one system as a whole. It is also necessary to collect, provide, transmit, store and analyze IoT data for implementation of IoT platform. We designed and implemented a big data processing IoT platform for IoT service implementation. Proposed platform system is consist of IoT sensing/control device, IoT message protocol, unstructured data server and big data analysis components. For platform testing, fixed IoT devices were implemented as solar power generation modules and mobile IoT devices as modules for table tennis stroke data measurement. The transmission part uses the HTTP and the CoAP, which are based on the Internet. The data server is composed of Hadoop and the big data is analyzed using R. Through the emprical test using fixed and mobile IoT devices we confirmed that proposed IoT platform system normally process and operate big data.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.12
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pp.1777-1783
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2021
The use of drones is gradually increasing for the efficient maintenance of large-scale renewable energy power generation complexes. For a long time, photovoltaic panels have been photographed with drones to manage panel loss and contamination. Various approaches using artificial intelligence are being tried for efficient maintenance of large-scale photovoltaic complexes. Recently, semantic segmentation-based application techniques have been developed to solve the image classification problem. In this paper, we propose a classification model using semantic segmentation to determine the presence or absence of failures such as arcs, disconnections, and cracks in solar panel images obtained using a drone equipped with a thermal imaging camera. In addition, an efficient classification model was implemented by tuning several factors such as data size and type and loss function customization in U-Net, which shows robust classification performance even with a small dataset.
CAES-G/T (Compressed Air Energy Storage - Gas Turbine) power generation is a likely option for the buffer facility stabilizing the fluctuation of the renewable powers, such as wind and solar powers. Considering the geological conditions, the underground CAES facility is most probable if the CAES-G/T generation is planed in Korea. In this kind of facility, a concrete plug is installed to seal the compressed air in the container, so that the selection of the shape and dimension of concrete plug could be a critical design factor. The stability evaluation of two types of plug was carried out by investigating the distribution of the factor of safety in the plugs and the distribution of contact pressure over the contact surface. The analysis result shows that the taper-shaped plug is more structurally stable than the wedge-shaped plug for the given geological condition. Possible separation of the rock-concrete interface around the spring line of the wedge-shaped plug is anticipated, which means the possible leakage of compressed air through the side wall and also means the poor mobilization of frictional resistance on that area.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.1
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pp.71-78
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2020
In the case of power generation using renewable energy, power production may not be smooth due to the influence of the weather. The energy storage system (ESS) is used to increase the efficiency of solar and wind power generation. ESS has been continuously fired due to a lack of battery protection systems, operation management, and control system, or careless installation, leading to very big casualties and economic losses. ESS stability and battery protection system operation management technology is indispensable. In this paper, we present a battery level calculation algorithm and a failure prediction algorithm for ESS optimization and stable operation. The proposed algorithm calculates the correct battery level by accumulating the current amount in real-time when the battery is charged and discharged, and calculates the battery failure by using the voltage imbalance between battery cells. The proposed algorithms can predict the exact battery level and failure required to operate the ESS optimally. Therefore, accurate status information on ESS battery can be measured and reliably monitored to prevent large accidents.
Rhee, Hyop-Seung;Im, Hyuck-Soon;Manongi, Frank Andrew;Shin, Young-In;Song, Ho-Won;Jung, Woo-Kyun;Ahn, Sung-Hoon
Journal of Appropriate Technology
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v.7
no.2
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pp.127-135
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2021
To respond to the threat of global warming, countries around the world are promoting the spread of renewable energy and reduction of carbon emissions. In accordance with the United Nation's Sustainable Development Goal to combat climate change and its impacts, global automakers are pushing for a full transition to electric vehicles within the next 10 years. Electric vehicles can be a useful means for reducing carbon emissions, but in order to reduce carbon generated in the stage of producing electricity for charging, a power generation system using eco-friendly renewable energy is required. In this study, we propose a smart electric mobility operating system integrated with off-grid solar power plants established in Tanzania, Africa. By applying smart monitoring and communication functions based on Arduino-based computing devices, information such as remaining battery capacity, battery status, location, speed, altitude, and road conditions of an electric vehicle or electric motorcycle is monitored. In addition, we present a scenario that communicates with the surrounding independent solar power plant infrastructure to predict the drivable distance and optimize the charging schedule and route to the destination. The feasibility of the proposed system was verified through test runs of electric motorcycles. In considering local environmental characteristics in Tanzania for the operation of the electric mobility system, factors such as eco-friendliness, economic feasibility, ease of operation, and compatibility should be weighed. The smart electric mobility operating system proposed in this study can be an important basis for implementing the SDGs' climate change response.
A supercapacitor, also called an ultracapacitor or an electrochemical capacitor, stores electrochemical energy by the adsorption/desorption of electrolytic ions or a fast and reversible redox reaction at the electrode surface, which is distinct from the chemical reaction of a battery. A supercapacitor features high specific power, high capacitance, almost infinite cyclability (~ 100,000 cycle), short charging time, good stability, low maintenance cost, and fast frequency response. Supercapacitors have been used in electronic devices to meet the requirements of rapid charging/discharging, such as for memory back-up, and uninterruptible power supply (UPS). Also, their use is being extended to transportation and large industry applications that require high power/energy density, such as for electric vehicles and power quality systems of smart grids. In power generation using intermittent power sources such as solar and wind, a supercapacitor is configured in the energy storage system together with a battery to compensate for the relatively slow charging/discharging time of the battery, to contribute to extending the lifecycle of the battery, and to improve the system power quality. This article provides a concise overview of the principles, mechanisms, and classification of energy storage of supercapacitors in accordance with the electrode materials. Also, it provides a review of the status of recent research and patent, product, and market trends in supercapacitor technology. There are many challenges to be solved to meet industrial demands such as for high voltage module technologies, high efficiency charging, safety, performance improvement, and competitive prices.
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.18
no.2
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pp.91-98
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2017
Due to climate change, countries around the world are actively investing in renewable energy, reducing fossil fuel use. 23.7% of world electricity is supplied by renewable energy. As the technology continues to develop, it is in a level to compete in terms of power generation cost, and investment conditions are improving. However, investment in renewable energy projects is not easy. This study analyzed trends of domestic and international researches on economics assessment applying real options analysis to investment decisions of hydro, solar, and wind power projects, which account for a large portion of renewable energy. This study provides (1) the difference between the traditional economic method and the real options analysis, (2) the application process, and (3) the uncertainty elements and option type of the renewable energy project presented by many studies. The real options analysis is suitable for the detailed investment strategy by considering the uncertainties of the renewable energy project and applying the option to improve the profit or to avoid the risk.
Photovoltaic (PV) module can generate electricity using sunlight without causing any environmental degradation. Due to higher fossil fuel prices and environmental awareness, PV applications are becoming more popular as clean source of electricity generation. PV output is sensitive to the operating temperature and can be drastically affected in Building Integrated PV (BIPV) systems. PV Solarwall (SWPV) combination and PV systems have been evaluated in this study for improvement in electrical output and system costs. PV modules under forced ventilation. A 75W polycrystalline silicon PV module was fixed on SW in front of the ventilation fan as it was indicated to be the coolest position on the SW in phoenix simulations. The effectiveness of cooling by means of the forced ventilating air stream has been studied experimentally. The results indicate that there appears to be significant difference in temperature as well as electricity output comparing the SWPV and BIPV options. Electrical output power recovered is about $4\%$ during the typical day of the month of February. RETScreen(R) analysis of a 3kW PV system hypothetically located at Taegu has shown that with typical temperature reduction of $15^{{\circ}C$, it is possible to reduce the simple payback periods by one year. The work described in this paper may be viewed as an appraisal of a SWPV system based on its improved electrical and financial performances due to its ability to operate at relatively lower temperatures.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.3
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pp.593-602
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2020
Recently, as research on smart farms has been actively conducted, systems for efficiently cultivating crops have been introduced and various energy systems using renewable energy such as solar, geothermal and wind power generation have been proposed to save the energy. In this paper, we propose a new and renewable energy convergence system for crops that provides energy independence and improved crop cultivation environment. First, we present LPWA-based communication node and gateway for ICT-based data collection. Then we propose an integrated monitoring server that collects energy data, crop growth data, and environmental data through a communication node and builds it as big data to perform optimal energy management that reflects the characteristics of the environment for cultivating crops. The proposed system is expected to contribute to the production of low-cost, high-quality crops through the fusion of renewable energy and smart farms.
Jang D. S.;Park B. S.;Kim B. S.;Lee E. J.;Song W. Y.
한국전산유체공학회:학술대회논문집
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1996.05a
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pp.58-67
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1996
This paper describes some computational results of various energy and environmental systems using Patankar's SIMPLE method. The specific topics handled in this study are jet bubbling reactor for flue gas desulfurization, cyclone-type afterburner for incineration, 200m tall stack for 500 MW electric power generation, double skin and heat storage systems of building energy saving for the utilization of solar heating, finally turbulent combustion systems with liquid droplet or pulverized coal particle. A control-volume based finite-difference method with the power-law scheme is employed for discretization. The pressure-velocity coupling is resolved by the use of the revised version of SIMPLE, that is, SIMPLEC. Reynolds stresses are closed using the standard $k-{\varepsilon}$ and RNG $k-{\varepsilon}$ models. Two-phase turbulent combustion of liquid drop or pulverized coal particle is modeled using locally-homogeneous, gas-phase, eddy breakup model. However simple approximate models are incorporated for the modeling of the second phase slip and retardation of ignition without consideration of any detailed particle behavior. Some important results are presented and discussed in a brief note. Especially, in order to make uniform exit flow for the jet bubbling reactor, a well-designed structure of distributor is needed. Further, the aspect ratio in the double skin system appears to be one of important factors to give rise to the visible change of the induced air flow rate. The computational tool employed in this study, in general, appears as a viable method for the design of various engineering system of interest.
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