• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권2호
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• pp.677-687
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• 2018

This paper presents a novel power decoupling control scheme with the bidirectional buck-boost converter for primary-side regulation photovoltaic (PV) micro-inverter. With the proposed power decoupling control scheme, small-capacitance film capacitors are used to overcome the life-span and reliability limitations of the large-capacitance electrolytic capacitors. Then, an improved flyback PV inverter is employed in continuous conduction mode with primary-side regulation for the PV power conditioning. The proposed power-decoupling controller shares the reference for primary side current regulation of the flyback PV inverter. The decoupling controller shapes the input current of the bidirectional buck-boost converter. The shared reference eliminates the phase-delay between the input current to the bidirectional buck-boost converter and the double frequency current at the PV primary current. The elimination of the phase-delay in dynamic response enhances the ripple rejection capability of the power decoupling buck-boost converter even with small film capacitor. With proposed power decoupling control scheme, the additional advantage of the primary-side regulation of flyback PV inverter is that there is no need to have an extra current sensor for obtaining the ripplecurrent reference of the decoupling current-controller of the power-decoupling buck-boost converter. Therefore, the proposed power decoupling control scheme is cost-effective as well as the size benefit. A new transient analysis is carried out which includes the source voltage dynamics instead of considering the source voltage as a pure voltage source. For verification of the proposed control scheme, simulation and experimental results are presented.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권6호
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• pp.582-590
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• 2007

Water gas shift reaction(WGSR)이 일어나는 파이럿 규모 고온반응기에서의 거동 및 성능을 예측하기 위하여 수학적 모델을 수립하고 모사를 수행하였다. 반응기의 형상, 유체 및 열 이동에 대해 상세한 모델링이 가능한 전산유체역학 기법과 공정시스템 공학에서 사용되는 공정모사 기법을 함께 사용한 multiscale 모델링 및 모사를 수행하였으며, 그 결과를 일반 공정모사와 비교하였다. Multiscale 모사를 통해 CO의 전환율은 최고 0.85, 발열반응으로 인해 충전층의 온도는 약 720 K까지 오름을 알 수 있었다. 또한 동적모사를 통해 시간에 따른 반응기내에서의 온도분포, 전환율 분포 등의 주요한 변수 및 성능들의 시간에 따른 변화를 예측할 수 있었다. Multiscale 모사 기법은 파이럿 규모의 반응기뿐 아니라 상업규모의 공정에 대해 실제 상황을 상세히 반영하여 정확한 예측이 가능하므로, 상업공정 설계에 주요한 기술로 사용될 수 있다.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권1호
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• pp.362-373
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• 2016

The on-line measurement of high-power IGBT collector current is important for the hierarchical control and short-circuit and overcurrent protection of its driver and the sensorless control of the converter. The conventional on-line measurement methods for IGBT collector current are not suitable for engineering measurement due to their large-size, high-cost, low-efficiency sensors, current transformers or dividers, etc. Based on the gate driver, this paper has proposed a current measuring circuit for IGBT collector current. The circuit is used to conduct non-intervention on-line measurement of IGBT collector current by detecting the voltage drop of the IGBT power emitter and the auxiliary emitter terminals. A theoretical analysis verifies the feasibility of this circuit. The circuit adopts an operational amplifier for impedance isolation to prevent the measuring circuit from affecting the dynamic performance of the IGBT. Due to using the scheme for integration first and amplification afterwards, the difficult problem of achieving high accuracy in the transient-state and on-state measurement of the voltage between the terminals of IGBT power emitter and the auxiliary emitter (u_Ee) has been solved. This is impossible for a conventional detector. On this basis, the adoption of a two-stage operational amplifier can better meet the requirements of high bandwidth measurement under the conditions of a small signal with a large gain. Finally, various experiments have been carried out under the conditions of several typical loads (resistance-inductance load, resistance load and inductance load), different IGBT junction temperatures, soft short-circuits and hard short-circuits for the on-line measurement of IGBT collector current. This is aided by the capacitor voltage which is the integration result of the voltage uEe. The results show that the proposed method of measuring IGBT collector current is feasible and effective.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제38권5호
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• pp.63-74
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• 2018

The heating performance of a solar thermal seasonal storage system applied to a 1,320 m2 glass greenhouse was analyzed numerically, and the economic feasibility depending upon the number of boreholes was evaluated. For this study, the gardening 16th and 19th zucchini greenhouse of Jeollanam-do agricultural research & extension services was selected. And the heating load of the glass greenhouse selected was 1,147 GJ. BTES(Borehole Thermal Energy Storage) was considered as a seasonal storage, which is relatively economical. The number of boreholes was selected from 25 to 150. The TRNSYS was used to predict and analyze the dynamic performance of the solar thermal system. Numerical simulation was performed by modelling the solar thermal seasonal storage system consisting of flat plate solar collector, BTES system, short-term storage tank, boiler, heat exchanger, pump and controller. As a result of the analysis, when the number of boreholes was from 25 to 50, the thermal efficiency of BTES system and the solar fraction was the highest. When the number of boreholes was from 25 to 50, it was analyzed that the payback period was from 5.2 years to 6.2 years. Therefore it was judged to be the number of boreholes of the proposed system was from 25 to 50, which is the most efficient and economical.

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.11-22
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• 2010

이 논문에서는 댐-호소계의 선형 및 비선형 지진응답 해석을 시간영역에서 엄밀히 수행할 수 있는 해석법을 제시하였다. 댐-호소계는 (1) 선형 또는 비선형으로 거동하는 댐체와 (2) 깊이가 균일하다고 가정한 호소 원역 및 (3) 댐체와 호소 원역 사이 불규칙한 형상의 근역의 세가지 부구조물로 구성된 연계 시스템으로 정식화되었다. 댐체는 선형 또는 비선형 유한 요소로 모델링되고, 호소 원역은 무한 영역으로의 에너지 방사를 엄밀하게 표현할 수 있도록 주파수영역에서 개발된 변위기반 전달경계를 시간영역에서의 포갬적분으로 변환하여 시간증분법과 결합이 용이하게 하였다. 호소 근역을 댐체와 호소 원역이라는 두 개의 부구조물 사이에 저장된 압축성 유체로 모델링하였다. 이 논문에서는 세 개의 부구조물로 구성되는 댐-호소계에 대해 비선형 시간영역 해석을 용이하게 하는 시간증분법을 유도하여 제시하였고 개발된 해석법을 다양한 형상의 댐-호소계의 지진응답 해석에 적용하여 그 정확성을 검증하였다. 이에 추가하여 제시한 기법을 콘크리트 댐의 비선형 지진응답 해석에 적용하여 손상 정도와 부위를 해석 결과로서 보여주었으며 동시에 제시한 기법이 내진성능 평가 등 실무에 바로 활용될 수 있음을 입증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.137-145
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• 2014

본 논문에서는 브리징 스케일 분해를 기반으로 멀티스케일 문제에 대한 설계민감도 해석법을 개발하였다. 나노 기술의 급속한 발전으로 인해 나노 수준의 해석의 필요성이 지속적으로 증가하고 있다. 최근 분자동역학과 연속체역학의 연성문제에서 많은 해석 방법들이 개발되었다. 본 논문에서는 연성시스템 해석을 위해 브리징 스케일 기법을 사용한다. 전체 영역의 분자동역학 시스템의 해석은 많은 양의 계산 비용이 들기때문에 분자동역학과 연속체 시뮬레이션의 연성시스템을 선호한다. 분자동역학과 연속체 수준 사이의 정보 교환은 분자동역학과 연속체의 경계에서 일어난다. 브리징 스케일 법에서 일반화된 랑지벵 방정식은 축소된 영역의 분자동역학 시스템 해석을 위하여 요구되고, 시간이력 커널을 사용하여 구한 GLE 힘은 분자동역학 시스템에서 경계에 있는 원자들에 작용한다. 그러므로 분자동역학과 연속체 수준의 시뮬레이션을 분리해서 해석할 수 있으며 계산 과정을 가속시킬 수 있다. 연성문제의 시뮬레이션 이후에는 설계의 최적화를 위해 설계민감도 해석의 필요성이 자연스럽게 나타나며 전체 시스템의 성능은 나노 스케일의 효과를 고려해서 최적화된다. 설계구배 기반 최적화에서 설계민감도가 요구되지만 유한차분법으로 구한 민감도는 문제가 대형화될 때 계산비용의 제한때문에 비실용적이나 해석적 설계민감도는 효율적인 강점을 갖는다. 본 연구에서는 연성된 분자동역학-연속체 멀티스케일 문제에서 해석적 설계민감도를 유도하여 정확성과 향후 최적설계로의 활용 가능성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.473-480
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• 2011

막 가습기는 다른 가습장치와는 달리, 기생 전력의 손실이 없고 가습 성능이 우수하여 이온교환막 연료전지의 외부 가습을 위해 적용되고 있다. 원통형 막 가습기는 특히 가습성능에 비해 요구 체적이 매우 작기 때문에, 수송용 및 가정용 이온교환막 연료전지에 적용된다. 막가습기의 최적 설계를 위한 열 및 물질 전달 특성에 대한 이해가 필요하지만, 아직 다양한 연구가 이루어지고 있지 않다. 본 연구에서는 원통형 막가습기의 열 및 물질전달 특성을 이해하기 위한 특성 실험을 수행하였다. 기존의 습도 측정계는 비정상 가습 특성 실험에 한계가 있고, 정상 상태에서도 고온 다습한 환경에서는 오차가 크기 때문에 본 연구에서는 습증기 응축법을 이용하였다. 가습기의 정상상태 특성을 확인하기 위해 압력과 온도 변화에 대한 실험을 수행하였으며, 비정상 특성을 확인하기 위해 순간 유량 변화 시의 가습 성능을 측정하였다. 본 연구에서는 이상의 기초 실험을 통해서 막 가습기의 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 확인하였으며, 원통형 막가습기의 기초적인 열 및 물질 전달 특성을 이해하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권4호
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• pp.393-399
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• 2017

왕복동식 압축기에서 피스톤과 커넥팅로드는 중요한 부분이다. 이러한 주요부에 기계적 부하가 과도하게 가해지면 해당 기부속이 손상될 수 있으며, 교체하기도 쉽지 않고 비용도 많이 든다. 따라서 내구성과 수명에 영향을 미치는 요인을 분석할 필요가 있다. 본 연구의 주요 목적은 피스톤과 커넥팅로드의 최대 응력 집중 위치를 확인하는 것이다. 이를 위해 설계된 공기압축기의 작업 공정의 동적계산을 기반으로 피스톤 및 커넥팅로드의 응력 분석을 수행하였다. 공기압축기의 피스톤과 커넥팅로드의 3 차원 모델을 따로 설계하고, 이러한 부품들의 유한요소 해석은 수치해석적인 근사해법을 사용하였다. 피스톤은 열 경계 조건 없이 크랭크 샤프트의 각도에 따라 압력 부하를 받는다. 시뮬레이션 결과는 피스톤과 커넥팅로드의 응력 집중 위치와 그 값을 예측하고 추정할 수 있다. 그 결과 크랭크 각도 $135^{\circ}$와 $225^{\circ}$에서 피스톤은 190MPa, 커넥팅로드는 123MPa 이상의 최대 등가응력이 나타났으며 이는 인장 항복강도 이하의 값이다. 또한, 커넥팅로드와 피스톤에 계산 된 안전 계수는 1보다 높게 나타났다. 더욱이, 이러한 결과는 왕복동 공기압축기 제작사에 피스톤 및 커넥팅로드를 설계함에 있어서 최적화를 위한 참고 자료로 활용 될 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1119-1127
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• 2010

본 논문에서는 작동 평면상의 네 위치에서 사중안정점을 가지는 신개념 전자기형 마이크로 액추에이터의 구조체와 전자기 로렌츠력을 이용하는 구동 방식을 제시하고, 이의 타당성을 비선형 구조해석 및 전기-열해석을 통하여 검증하였다. 사중안정성 액추에이터의 구현을 위해서 관련 분야에서 널리 연구되고 있는 쌍안정성 액추에 이터의 개념을 확장 응용하였다. 비선형 유한요소해석을 이용하여 사중안정성 미소 구조체의 정적 해석과 과도동 적 해석을 수행함으로써 액추에이터 구조체의 다중안정성 유무를 파악하고 이 결과를 분석하여 구조체 설계에 반영하였다. 사중안정성 미소 구조체를 도체화하여 자기장 내에서 구조체에 전류를 통할 때에 발생하는 로렌츠력으로 평면상의 네 안정점으로 구조체를 구동할 수 있도록 고안하고, 그 때 필요한 구동전류의 크기 및 전자기 구동에 의한 주울열에 의한 온도분포를 계산하여 전반적인 타당성을 검토하였다. 본 논문은 지금까지의 관심 대상인 쌍안정성의 이용이 아니라 더욱 확장된 다중안정성을 가진 미소 액추에이터의 구조체와 전자기 구동방법을 제안하여 향후에 다중안정성을 필요로 하는 마이크로 시스템에 활용될 수 있도록 하는데 그 의미가 있다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.65-70
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• 2006

원자력발전소의 화재방호규정은 발전소 건설 초기단계에서 인허가 요건에서 제시하는 설계기준을 따른다. 이러한 규정은 발전소 정상상태를 기준한 것이며 발전소 과도상태, 배열이 변경될 수 있는 계획예방정비기간 또는 발전소 해체기간의 화재방호 적용기준으로는 부족한 실정이다. 최근 미국에서 개발되고 있는 화재방호요건은 발전소 전체 수명기간에 걸쳐 성능기반 요건과 관리기준을 제시하고 있으나 발전소 상태 변경에 따른 정성적 및 정량적 평가를 위한 적용기준이라기 보다 개념적 적용방법을 제시하고 있다. 반면, 성능기반 화재위험 분석기법은 원전의 화재방호구역을 하나의 분석공간으로 설정한 다음 열 및 연기의 유동을 해석하며, 실내의 안전성 관련 기기 및 케이블에 대한 열적 영향을 평가한다. 본 논문에서는 이러한 새로운 정량적 분석기술을 국내 원전에 적용하기 위한 목적으로 원전 화재방호규정의 적용방법 변경 방안과 발전소 상태변경에 대한 위험도 평가 항목을 구분하여 제시하였다.