• 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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• 한국마린엔지니어링학회 2011년도 후기공동학술대회 논문집
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• pp.92-92
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• 2011

• 설비공학논문집
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• 제22권1호
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• pp.1-12
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• 2010

An analysis model considered the manufacturing factors and the pellet size has been developed in order to predict the performance characteristics of thermoelectric modules as generators. Since the electrical internal resistance has a significant role in the performance of thermoelectric modules, the variations of electrical internal resistance with operating temperature are experimentally measured. The modified electrical internal resistance calculated from an experimental correlation is applied to the analysis model. To verify the modified analysis model, the output voltage, output current and output power are compared with experimental results for the operating temperature conditions of $T_h=85^{\circ}C$ and ${\Delta}T=40^{\circ}C$. The modified analysis shows a good agreement with the experimental results in terms of the output voltage, current, and power.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.357-362
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• 2005

The tandem solar cell composed of a dye-sensitized solar cell (DSC) and a thermoelectric generator (TEG) was designed. In such new cell, the characteristics of DSC and TEG were investigated. DSC uses the wavelength range of 380∼750 nm and has the maximum efficiency of below 10 ％. If the solar light transmitted through DSC can be converted to heat energy, TEG can generate electric energy using this heat energy. By this means, it is possible to utilize most of solar energy in the wavelength range of 350∼3000 nm for electric generation and it can be expected to obtain higher solar energy conversion efficiency exceeding the known limit of maximum efficiency. For this purpose we suggest the tandem solar cell constructed with DSC and TEG. In this structure, DSC has a carbon nanotube film as a counter electrode of DSC in order to collect the solar light and convert it to heat energy. We measured the I-V characteristics of DSC and TEG, assembled to the tandem cell. As a result, it was shown that DSC with carbon nanotube and TEG had the efficiency of 9.1 ％ and 6.2 ％, respectively. From this results, it is expected that the tandem solar cell of the new design has the possibility of enhanced conversion efficiency to exceed above 15 ％.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1022-1026
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• 2013

최근 엔진 효율 향상을 위하여 열전 소자를 이용한 자동차 엔진 폐열 회수 기술이 주목 받고 있다. 열전소자 해석 모델링은 많이 개발 되었으나, 특정한 시스템 해석 모델과 함께 적용된 사례는 찾아보기 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 열전소자를 이용하여 디젤 엔진의 배기 폐열 에너지 회수율을 평가할 수 있는 해석 모델을 1-D 상용 프로그램인 AMESim을 이용하여 개발하였다. 개발한 열전소자 해석 모델은 다양한 소자 종류에 따른 열전 발전 효율 및 폐열 회수율 평가가 가능한 모델이며, 디젤 엔진 해석 모델은 현재 상용화된 모든 디젤 엔진을 모사할 수 있는 모델이다. 여러 운전 조건에서 디젤 엔진의 폐열로부터 하나의 열전소자를 사용하여 회수 가능한 에너지는 약 544.75W이고, 전기로 변환될 수 있는 동력은 약 40.4W이었다. 본 연구에서 개발한 해석 모델은 같은 해석 프로그램에서 연동하여 해석을 용이하게 수행할 수 있기에 추후 열전소자를 이용한 디젤 엔진의 배기 폐열 회수 시스템 개발 시 회수율을 예상하고 시스템 최적화를 수행할 수 있는 방법을 제공할 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.243-248
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• 2013

내연기관은 연료로 공급되는 에너지의 30~40%만을 동력에너지로 전환되고 나머지 60~70%는 손실에너지와 배기에너지로 버려지게 된다. 따라서 배기에너지를 회수한다면 기계적 에너지 또는 전기적 에너지로 변환시킬 수 있다. 열전발전기는 배기관에 위치하여 고온 열원과 저온 열원 사이에 온도차를 이용한다. 두 열원 사이에 온도차를 이용하여 전기적 에너지를 발생시켜 동력 에너지 등 여러 에너지로 변환 가능하다. 이 논문에서는 이러한 열전발전기의 특성을 예측하기 위해 수치해석을 통하여 여러 조건에 따른 열전발전기 특성을 예측하였다. 수치해석 결과 고온 열원과 저온 열원 간의 온도 차이가 클수록 발생하는 전력 역시 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.520-523
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• 2016

본 논문에서는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 갖는 열에너지 하베스팅을 위한 DC-DC컨버터를 설계하였다. 설계된 회로는 열전소자로부터 수확된 낮은 전압을 변환하여 부하에 승압된 전압을 공급한다. 시동회로는 제어기가 동작할 수 있는 VDD를 공급하고 결과적으로 Main 부스트 변환기의 파워스위치를 ON/OFF하게 되며, 스위칭 동작을 통해 부하에 승압된 전압을 공급한다. Bulk-driven 비교기를 이용하여 낮은 전압에서도 비교동작을 가능하게 하였고, 이를 이용하여 시스템 효율을 높이고, 전압안정화 동작을 하게 된다. 최대 효율은 76%이다. 제안된 회로는 0.35um CMOS 공정으로 설계되었으며, 모의실험을 통하여 동작을 검증하였다. 설계된 회로의 칩 면적은 $933um{\times}769um$이다.

• 융합정보논문지
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• 제12권3호
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• pp.294-301
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• 2022

본 연구에서는 열전발전기에 장착된 열전소자 간의 불균일한 온도편차에 의해 발생하는 부정합 손실을 저감할 수 있는 Multi-layer Cascade (MLC) 전기연결 방법을 제안한다. MLC의 성능을 검증하기 위해 열유동 현상 뿐만 아니라 열전소자에서 발생하는 다중물리현상을 반영한 수치해석 모델을 개발하였다. MLC는 고온도차를 경험하는 소자와 저온도차를 경험하는 소자를 서로 다른 Layer에 배치하여 구현할 수 있으며, 고온도차 소자와 저온도차 소자의 분류에는 수치해석 모델을 통해 얻어진 소자별 고온부 표면 온도를 활용하였다. MLC를 구성하는 각 Layer의 전기분선 비율을 변화시키며 이상적인 열전발전 성능과의 비교를 통해 MLC의 부정합손실 저감특성을 확인하였다. 최적 분선비율로 구성한 MLC의 경우 이상적인 결과 대비 96.5%의 발전성능을 보였으며, 열원의 유량이 적거나 발전시스템의 크기가 증가하여 소자 간의 온도편차가 클수록 부정합손실 저감효과가 더욱 증가하는 것을 확인하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권4호
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• pp.1201-1210
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• 2018

The applications of thermoelectric generators (TEGs) have received a lot of attention both in terms of harvesting waste thermal energy and the need for multi-levels of power. It is critical to track the optimum electrical operating point using DC to DC converters controlled by a pulse that is generated through a maximum power point tracking algorithm (MPPT). In this paper, the hardware implementation of a short-current pulse algorithm has been demonstrated under steady stated and transient conditions. In addition, the MPPT algorithm has been proposed, which is one of the most effective and applicable algorithms for obtaining the maximum power point of TEGs. During this study, the proposed prototype has been validated both analytically and experimentally. It has also demonstrated successful performance, which highlights the claimed advantages of the proposed MPPT solution.

• 설비공학논문집
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• 제22권5호
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• pp.259-267
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• 2010

An experiment has been performed in order to investigate the characteristics of multiple thermoelectric modules (TEMs) with electrical circuits. The open circuit voltage of TEM connected parallel circuit is equal to the sum of individual TEMs. In contrast, the open circuit voltage is equal to the average of that individual TEM for a series circuit. The power output and conversion efficiency of TEM for both parallel and series circuits increase as the operating temperature conditions for individual TEMs becomes identical. Comparing parallel with series circuits, the power generation performance is more excellent for series circuit than parallel circuit. This result is attributed to the power loss from the TEM with better power generation performance.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.210-218
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• 2015

본 논문에서는 진동과 열에너지를 이용한 자동 스위칭 에너지 하베스팅 회로를 제안한다. 열전소자와 진동소자로부터 출력되는 에너지는 최대 가용전력지점이 개방전압의 1/2로 같기 때문에 동일한 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 제어회로를 사용할 수 있다. 제안된 회로는 하나의 MPPT 제어회로를 사용하고, 자동 스위칭 기능을 적용하여 열전소자의 출력과 진동소자의 출력을 모니터링하여 전압이 더 큰 소자로부터 최대 가용전력을 수확한다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계하였으며, 모의실험을 통해 동작을 검증하였다. 설계된 회로의 칩 면적은 PAD를 포함하여 $1.4mm{\times}1.2mm$이다.