• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2839-2844
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• 2008

A PEMFC(proton exchange membrane fuel cell) is a good candidate for residential power generation to be cope with the shortage of fossil fuel and green house gas emission. The attractive benefit of the PEMFC is to produce electric power as well as hot water for home usage. Typically, thermal management of vehicular PEMFC is to reject the heat from the PEMFC to the ambient air. Different from that, the thermal management of PEMFC for RPG is to utilize the heat of PEMFC so that the PEMFC can be operated at its optimal efficiency. In this study, dynamic thermal management system is modeled to understand the response of the thermal management system during dynamic operation. The thermal management system of PEMFC for RPGFC is composed of two cooling circuits, one for controling the fuel cell temperature and the other for heating up the water for home usage. Dynamic responses and operating strategies of the PEMFC system are investigated during load changes.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제26권2호
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• pp.184-191
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• 2015

As the power electronics system increases the frequency, the power loss and thermal management are paid more attention. This research presents a real time model of dissipation power with junction temperature response for 120kw IGBT inverter which is applied to the thermal management of high power IGBT inverter. Since the computational time is critical for real time simulation, look-up tables of IGBT module characteristic curve are implemented. The power loss from IGBT provides a clue to calculate the temperature of each module of IGBT. In this study, temperature of each layer in IGBT is predicted by lumped capacitance analysis of layers with convective heat transfer. The power loss and temperature of layers in IGBT is then communicated due to mutual dependence. In the dynamic model, PWM pulses are employed to calculation real time IGBT and diode power loss. Under Matlab/Simulink$^{(R)}$ environment, the dynamic model is validated with experiment. Results showed that the dynamic response of power loss is closely coupled with effective thermal management. The convective heat transfer is enough to achieve proper thermal management under guideline temperature.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제18권3호
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• pp.292-300
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• 2007

A dynamic system model of a proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) has been developed. The PEMFC of this study has large active area with water cooling in order to simulate the performance of the commercially viable PEMFC system for the transportation. A PEMFC stack model is a transient thermal model which is respond to the dynamic change of the coolant temperature and the flow rate. The dynamic cooling system model has been developed to determine the coolant flow rate and the coolant temperature. Prior to the system level study, thermal management criteria have been set up and brought to the control command of the cooling system. Since the system model is designed to evaluate the effect of thermal management on the system performance, it is attempted to determine the proper control algorithm of the cooling system so that the PEMFC system is working on the thermal management criteria. As a result of simulation, feedback controlled cooling system consumes less power and produce more power comparing with that of conventionally controlled cooling system.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제4권2호
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• pp.55-62
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• 2009

The power consumption of a high-end microprocessor increases very rapidly. High power consumption will lead to a rapid increase in the chip temperature as well. If the temperature reaches beyond a certain level, chip operation becomes either slow or unreliable. Therefore various approaches for Dynamic Thermal Management (DTM) have been proposed. In this paper, we propose a learning based temperature prediction scheme for a multi-core system. In this approach, from repeatedly executing an application, we learn the thermal patterns of the chip, and we control the temperature in advance through DTM. When the predicted temperature may go beyond a threshold value, we reduce the temperature by decreasing the operation frequencies of the corresponding core. We implement our temperature prediction on an Intel's Quad-Core system which has integrated digital thermal sensors. A Dynamic Frequency System (DFS) technique is implemented to have four frequency steps on a Linux kernel. We carried out experiments using Phoronix Test Suite benchmarks for Linux. The peak temperature has been reduced by on average $5^{\circ}C{\sim}7^{\circ}C$. The overall average temperature reduced from $72^{\circ}C$ to $65^{\circ}C$.

• 정보처리학회논문지A
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• 제19A권2호
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• pp.77-84
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• 2012

프로세서의 성능을 효율적으로 증가시키기 위한 기법 중 하나로 명령어 수준의 병렬성을 높이는 추론적 수행(Speculative execution)이 사용되고 있다. 추론적 수행 기법의 효율성을 결정하는 가장 중요한 핵심 요소는 분기 예측기의 정확도이다. 하지만, 높은 예측율을 보장하는 복잡한 구조의 분기 예측기를 최근 주목 받고 있는 3차원 구조 멀티코어 프로세서에 적용하는데 있어서는 발열 현상이 큰 장애요소가 될 것으로 예측된다. 본 논문에서는 3차원 구조 멀티코어 프로세서에서 발생할 수 있는 분기 예측기의 높은 발열 문제를 해결하기 위해 두 가지 기법을 제시하고, 이에 대한 효율성을 상세하게 분석하고자 한다. 첫번째 기법은 분기 예측기의 온도가 임계 온도 이상으로 올라가는 경우 분기 예측기의 동작을 일시적으로 정지시키는 동적 온도 관리 기법이고, 두번째 기법은 3차원 구조 멀티코어 프로세서의 각 층 별로 온도를 고려하여 서로 다른 복잡도를 지닌 분기 예측기를 차등 배치하는 기법이다. 두 가지 기법 중에서 복잡도를 고려한 차등 배치 기법은 평균 $87.69^{\circ}C$의 온도를 나타내는 반면, 동적 온도 관리 기법은 평균 $89.64^{\circ}C$의 온도를 나타내었다. 그리고, 각 층에서 발생하는 온도 변화율을 각 기법에 대하여 비교한 결과, 동적 온도 관리 기법의 온도 변화율은 평균 $17.62^{\circ}C$을 나타내었고 복잡도 차등 배치 기법의 온도 변화율은 평균 $11.17^{\circ}C$을 나타내었다. 이러한 온도 분석을 통하여 3차원 멀티코어 프로세서에서 분기 예측기의 온도를 제어하였을 경우, 복잡도 차등 배치 기법을 적용하는 것이 더 효율적임을 알 수 있다. 성능적인 측면을 분석한 결과, 동적 온도 관리 기법은 해당 기법을 적용하지 않았을 경우보다 평균 27.66%의 성능하락을 나타내었지만, 복잡도 차등 배치 기법은 평균 3.61%의 성능 하락만을 나타내었다.

• ETRI Journal
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• 제30권4호
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• pp.624-626
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• 2008

Excessively high temperature deteriorates the reliability and increases the leakage power consumption of microprocessors. The register file, known as one of the hottest functional units in microprocessors, incurs frequent dynamic thermal management operations for thermal control. In this letter, we adopt the banked register file scheme, which was originally proposed to reduce dynamic power consumption. By simply modifying the register file structure, the temperature in the register file was reduced dramatically, resulting in 13.37% performance improvement and 10.49% total processor leakage reduction.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.465-477
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• 2023

In proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), proper thermal management of the stack and moisture generation by electrochemical reactions significantly affect fuel cell performance. In this study, the PEMFC dynamic characteristic model was developed through Simcenter AMESim, a development program. In addition, the developed model aims to understand the thermal resin balance of the stack and performance characteristics for input loads. The developed model applies the thermal management model of the stack and the moisture content and permeability model to simulate voltage loss and stack thermal behavior precisely. This study extended the C based AMESet (adaptive modeling environment submodeling tool) to simulate electrochemical reactions inside the stack. Fuel cell model of AMESet was liberalized with AMESim and then integrated with the balance of plant (BOP) model and analyzed. And It is intended to be used in component design through BOP analysis. The resistance loss of the stack and thermal behavior characteristics were predicted, and the impact of stack performance and efficiency was evaluated.

• 전자공학회논문지
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• 제51권7호
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• pp.103-110
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• 2014

최근 등장한 TSV(Through Silicon Via)기반의 3D 적층 기술은 보다 강력한 발열관리 기법을 필요로 하며 냉각 비용과 폼팩터(form factor)의 제한을 고려했을 때 소프트웨어적인 열관리 기법의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 이러한 접근 방식의 유력한 후보 중 하나로 제시되었던 스로틀링을 통한 열관리 기법의 경우, 증가하는 버스 점유율로 인해 전체적인 성능저하를 야기하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 향후 TSV 기반 3D SoC의 커뮤니케이션 병목 현상을 해결하기 위한 3D 네트워크-온-칩 (Network-on-Chip, NoC) 구조에서 어댑티브 스로틀링 기법을 제안하여, 열관리와 더불어 온-칩 네트워크상의 트래픽 감소를 통해 전체적인 성능향상을 목표로 한다. 본 논문에서는 실험을 통하여 기존의 방식에 비하여 스로틀링으로 인해 저하된 처리량이 최소경로 라우팅 시 최대 72% 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제16권2호
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• pp.212-216
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• 2010

마이크로프로세서의 온도 관리를 위해 사용되는 대표적인 기술인 동적 온도 관리 기법이 적용되면 임계온도 이상의 발열 발생시 온도를 제어하기 위해 성능이 저하되는 단점이 있다. 따라서 마이크로프로세서의 발열 온도를 낮추면 동적 온도 관리 기법을 통해 온도를 제어하는 시간이 줄어들면서 성능 저하를 최소화 시킬 수 있다. 본 논문에서는 유닛의 발열 제어를 위해 사용되는 연산 이관시 유닛을 선택하는 기준에 대한 다양한 기법들을 모의 실험을 통하여 비교 분석함으로써 유닛의 발열 현상으로 인한 마이크로프로세서의 성능 저하를 최소화시킬 수 있는 방안을 도출하고자 한다. 모의 실험 결과, 동적 연산 이관 기법에서 임계 온도와 유닛 온도 사이의 차이를 기준으로 동작할 유닛을 선택하는 기법이 발열에 가장 효과적으로 대응하여 성능이 우수하다는 것을 확인할 수 있다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제35권12호
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• pp.540-551
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• 2008

오늘날 마이크로프로세서의 설계는 전력 소모 문제만이 아닌 온도 문제에서도 자유롭지 않다. 제조 공정의 미세화와 고밀도 회로 집적화가 칩의 전력 밀도를 높이게 되어 열성 현상을 발생시키기 때문이다. 이를 해결하기 위해 제안된 동적 온도 제어 기술은 냉각 비용을 줄이는 동시에 칩의 온도 신뢰성을 높인다는 장점을 가지지만, 냉각을 위해 프로세서의 성능을 희생해야 하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 프로세서의 성능 저하를 최소화하면서 온도를 제어하기 위해 듀얼 레지스터 파일 구조를 제시한다. 온도 제어를 고려하였을 때 가장 관심을 끄는 것은 레지스터 파일 유닛이다. 특히 정수형 레지스터 파일 유닛은 그 빈번한 사용으로 인하여 프로세서 내부에서 가장 높은 온도를 가진다. 듀얼 레지스터 파일 구조는 정수형 레지스터 파일에 대한 읽기 접근을 두 개의 레지스터 파일에 대한 접근으로 분할하는데, 이는 기존 레지스터 파일이 소모하는 동적 전력을 감소시켜 열성 현상을 제거하는 효과를 가져온다. 그 결과 동적 온도 제어 기법에 의한 프로세서 성능 감소를 완화시키는데, 평균 13.35% (최대 18%)의 성능 향상을 확인할 수 있었다.