• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.50-51
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• 2014

본 논문에서는 자기유도를 기반으로 하는 중전력 (100W~2.4kW) 무선전력전송(Wireless Power Transfer, WPT) 및 IH(Induction Heating) 융합을 위한 인버터 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 넓은 출력 전력 범위를 지니며 송수신 코일간의 거리 및 위치 변화 등에 대해 일정한 출력 전력을 제공한다. 중전력에서 고효율, 안정성 및 국내외 규제를 만족하는 시제품을 제작하여 상용화에 대한 가능성 확인을 목표로 한다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1128-1134
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• 2014

본 논문에서는 자계 집속을 위해 메타 물질 slab을 포함하는 무선 전력 전송 성능을 공진기의 유효 Q-factor와 결합계수 예측식을 사용하여 요소적으로 분석하였다. 구체적으로, 메타 물질이 갖는 손실을 고려한 등가회로를 제안하고, 이를 이용하여 무선 전력 전송 시스템을 분석하였다. 손실이 없는 이상적 또는 저손실 메타 물질이 시스템에 삽입될 경우, 음의 투자율로 인한 자계 집속으로 인해 전송 효율이 대폭적으로 개선될 수 있다. 하지만 음의 투자율을 구현하기 위해 RR (Ring Resonator) 또는 SRR(Split Ring Resonator)로 메타 물질을 설계할 경우, 구조에 의한 손실로 효율 증가에 악영향을 끼치게 된다. 점 자하 소스가 아닌 실제의 루프 공진기에 손실이 있는 메타 물질을 사용하여 전송 효율을 향상시키기 위해서는, 메타 물질의 폭을 송수신 공진기 간 거리의 반 이하에서 최적화하여야 한다. 손실 탄제트가 0.001인 메타 물질이 두 공진체 사이에 삽입되었을 때는 그 폭과 두 공진기 사이의 거리의 비가 약 0.35일 때 전송 효율이 93%(메타물질 사용하지 않은 경우는 53 %)로 최대가 되었으며, 손실 탄젠트가 0.2(실제 손실과 유사)를 갖는 메타 물질이 삽입될 경우, 그 비가 약 0.25에서 약 61 %의 최대 전송효율을 나타내었다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제16권4호
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• pp.199-205
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• 2016

We present a novel schematic using a 3-dB coupler to transmit radiofrequency (RF) power to two receivers selectively. Whereas previous multiple receiver supporting schemes used hardware-switched methods, our scheme uses a soft power-allocating method, which has the advantage of variable power allocation in real time to each receiver. Using our scheme, we can split the charging area and focus the RF power on the targeted areas. We present our soft power-allocating method in three main points. First, we propose a new power distribution hardware structure using a FPGA (field-programmable gate array) and a 3-dB coupler. It can reconfigure the transmitting power to two receivers selectively using accurate FPGA-controlled signals with the aid of software. Second, we propose a power control method in our platform. We can variably control the total power of transmitter using the DC bias of the drain input of the amplifier. Third, we provide the possibility of expansion in multiple systems by extending these two wireless power transfer systems. We believe that this method is a new approach to controlling power amplifier output softly to support multiple receivers.

• 한국전자파학회논문지
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• 제28권12호
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• pp.954-963
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• 2017

본 연구에서는 공진형 무선전력전송시스템에 의해 발생되는 자기장과 전기장 강도 및 이에 의한 인체 내부 전자파 비흡수율(Specific Absorption Rate: SAR) 분포를 분석하였다. 연구에서 사용된 동작주파수는 ISM 대역에 해당하는 6.78 MHz이다. 실제 시스템을 제작하고, 시스템의 송신측에 공급되는 가용 전력을 1 W로 제한하여 전기장 및 자기장 분포를 측정하고, 동일한 규격으로 시뮬레이션한 결과와 비교하였다. 피부, 지방, 근육의 순으로 조직층이 구성된 단순인체모델을 이용하여, WPT 시스템으로부터의 거리에 따른 인체 내부의 유도 전류밀도와 SAR 분포를 구하였다. 측정과 시뮬레이션을 통해 얻어진 전자파 노출 정도를 ICNIRP(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection)의 국제 권고기준과 비교하여 분석하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.338-341
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• 2018

Beam-forming 방식을 적용한 배열 안테나의 무선전력전송(WPT)은 송신기와 수신기를 접촉하지 않고 서로 떨어져도 높은 효율의 무선전력전송이 가능하다. 하지만 이 방식은 송신기와 수신기의 떨어진 거리에 따른 전자파에 대한 인체안전기준을 만족해야 사용할 수 있다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 2.4 GHz용 $4{\times}8$ 배열 안테나를 모델링하고 배열 안테나의 단일 안테나에 각각 1W의 2.4 GHz 정현파를 인가하여 배열 안테나로부터 떨어진 거리에 따른 전기장 세기 및 머리에 대한 10 gram 평균 SAR (Specific Absorption Rate)를 구하였다. 그리고 이 값들과 2018 ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) 가이드라인 초안의 인체안전기준치와 비교하였다. 그 결과, 원거리장의 전기장 세기로부터 도출된 전력밀도가 $33.257W/m^2$로 직업인에 대한 전력밀도의 인체안전기준치는 만족하나 일반인에 대한 전력밀도의 인체안전기준치를 초과하였다. 10 gram 평균 SAR 또한 인체안전 기준치를 초과하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권8호
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• pp.119-126
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• 2016

본 논문에서는 의복용 무선전력전송 시스템을 구축을 위한 평면형 직물공진기를 제안하고, 공진기에 사용된 의복용 직물기판의 재질별 특성을 분석하였다. 평면형 직물공진기는 공진주파수가 1-10 MHz가 되도록 직물기판 위에 전도성 물질로 루프 및 코일을 평면 설계하였다. 의복용으로 많이 사용되고 있는 폴리에스테르 섬유와 면을 직물기판으로 사용하였으며, 평면 루프와 코일은 동테이프(copper tape)와 실버페이스트(silver paste)로 설계하였다. 자기공진형 무선전력전송 시스템에 적용된 직물의 재질별 특성을 분석하기 위해 송신부와 수신부를 대칭으로 설계하였다. 실험 결과, 낮은 유전상수 및 비교적 두꺼운 두께를 가진 직물기판과 표면저항이 작은 도체성 재질의 패턴(루프 및 코일)으로 제작되었을 때, 의복용 무선전력전송 시스템이 높은 전송효율을 보였다. 본 연구를 통해 제안된 평면형 직물 공진기는 무선전력전송 기술의 영역을 의복용으로 넓힐 수 있는 가능성을 보여주었다.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권3호
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• pp.778-788
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• 2018

Magnetic resonance wireless power transfer (WPT) in the marine environment can be utilized in many applications. However, energy loss in seawater through eddy loss (EL) is another consideration other than WPT in air. Therefore, the effect of system parameters on electric field intensity (EFI) needs to be measured and ELs calculated to optimize such a system. In this paper, the usually complicated analytical expression of EFI is simplified to the product of frequency, current, coil turns, and a coefficient to analyze the eddy current loss (ECL). Moreover, as the calculation of ECL through volume integral is time-consuming, the equivalent eddy loss impedance (EELI) is proposed to help designers determine the optimum parameters quickly. Then, a power distribution model in seawater is conceived based on the introduction of EELI. An optimization flow chart is also proposed according to this power distribution model, from which a prototype system is developed which can deliver 100 W at 90% efficiency with a gap of 30 mm and a frequency of 107.1 kHz.

• 전력전자학회논문지
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• 제27권3호
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• pp.180-191
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• 2022

In this paper, a single-stage alternating current (AC)-DC converter is proposed for the automated-guided vehicle wireless charging system. The proposed converter is capable of soft-switching under all input voltage (VAC: 220 Vrms ± 10%), load conditions (0-1 kW), and air gap changes (40-60 mm) by phase control at a fixed switching frequency. In addition, controlling a wide output voltage (Vo: 39~54 VDC) is possible by varying the link voltage and improving the input power factor and the total harmonic distortion factor. Experimental results were verified by making a prototype of a 1-kW wireless power charging system that operates with robustness to changes in air gaps.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제23권2_1호
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• pp.115-124
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• 2020

In wireless power transfer (WPT) system, the conventional compensation topologies only can provide a constant current (CC) or constant voltage (CV) output under their resonant conditions. It is difficult to meet the CC and CV hybrid charging requirements without any other schemes. In this study, a switching hybrid topology (SHT) is proposed for CC and CV electric vehicle (EV) battery charging. By utilizing an additional capacitor and two AC switches (ACSs), a double-side LCC (DS-LCC) and an inductor and double capacitors-series (LCC-S) topologies are combined. According to the specified CC and CV charging profile, the CC and CV charging modes can be flexibly converted by the two additional ACSs. In addition, zero phase angle (ZPA) also can be achieved in both charging modes. In this method, because the operating frequency is fixed, without using PWM control, and only a small number of devices are added, it has the benefits of low-cost, easy-controllability and high efficiency. A 3.3-kW experimental prototype is configured to verify the proposed switching hybrid charger. The maximum DC efficiencies (at 3.3-kW) of the proposed SHT is 92.58%.

• 한국전자파학회논문지
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• 제30권1호
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• pp.38-44
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• 2019

본 논문에서는 자기 공진형 무선전력전송 시스템에서 사용 가능한 핑거프린트 방식의 측위 기법을 제안하고 성능을 검증하였다. 측위를 위해 3축 방향의 자기장 신호 측정이 가능한 소형 직교 보조코일을 가지는 수신기 코일 설계 방안을 제시하고, 제안한 코일을 이용해 획득한 3축의 기전력의 크기와 위상 특성을 추출하였다. 측정 지점에서 획득된 값을 이용하여 위치를 측정하기 위해 LUT(Look-up Table)를 이용하는 기법과 기계학습 방식 중 LDA(Linear Discriminant Analysis)을 이용하는 기법을 제안하고, 각 기법별 측위 정확도 및 계산 속도를 비교 제시하였다. 6.78 MHz 무선전력전송시스템에서 75개의 지점을 측위하는 실험에서 제안하는 코일과 기전력 특성을 이용한 LUT 기법을 적용하여 측위 정확도 97.33%를 달성하였다. LDA 기법의 경우, 기전력과 위상을 이용하여 측위하는 경우 LUT 기법에 비해 계산 속도가 늘어나지만 정확도를 향상시킬 수 있었다.