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HILS 적용을 위한 Random cell 시뮬레이션 모델 개발 연구
박성윤(Seongyun Park),김재영(Jaeyong Kim),이건복(Gunbok Lee),조인호(Inho Cho),김현준(Jonghoon Kim) 전력전자학회 2021 전력전자학술대회 논문집 Vol.2021 No.11
친환경 전환 정책이 활성화됨에 따라 2차 전지는 에너지저장 장치, 전기자동차, 하이브리드 철도 등 다양한 산업에 적용되고 있다. 전력변환 및 송전 효율 상승을 위해 고전압-대용량 시스템 적용에 앞서 시스템의 특성을 분석하고, 배터리관리시스템(Battery management system; BMS)의 검증이 필수적이다. Hardware-in-the-loop simulation (HILS)는 실제 환경과 유사한 시험 환경을 제공하여 비용 절감 효과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 HILS 내 배터리 모델링의 다양성을 확보 및 제조 편차를 반영할 수 있는 랜덤 셀 시뮬레이션 모델 개발을 수행하였다.
박성윤(Park, Seongyun),조병완(Jo, ByungWan) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.2
As the Pohang earthquake steadily occurred along with big and small aftershocks, the damage caused was extensive. Firefighters on the front line are responsible for the initial response, thus their job stress is very high; this study identified the determinants of job satisfaction for firefighters in Pohang. The summary of the study is as follows. First, most of the firefighters in the Pohang earthquake had 10 years of employment, were 30 and 40 years of age, and most of them completed higher education t. Second, their job satisfaction was influenced by compensation, organizational conflict, and job burden as per this order. Third, job characteristics did not significantly affect job satisfaction. 본 연구는 포항지역 소방공무원의 직무만족도 결정요인을 파악하기 위해 선행연구를 고찰하여 연구모형을 설계하고 가설을 실증하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 포항지진에 투입한 소방공무원 중 대부분은 종사 기간이 10년 이하이고, 연령은 30대와 40대, 교육 수준은 고등교육 이상이었다. 둘째, 직무만족에 영향을 미친 것은 보상, 조직갈등, 직무부담 순으로 나타났다. 보상이 직무만족에 영향을 미친 것은 스트레스가 크고, 외상 후 스트레스 장애에 노출되어 있는 현실을 반영한 것으로 보인다. 조직갈등이 영향을 미친 것은 한정된 자원, 미흡한 정책 등으로 조직구성원 사이에 의견이 일치하지 않거나 생각과 행동 차이에서 발생한다고 볼 수 있다. 직무부담이 영향을 미친 것은 위급한 상황에서도 법률이나 규칙을 준수하여야 하고 소방업무 외에 방호와 예방도 수행하여야 하는 현실을 반영하고 있다. 셋째, 직무특성은 직무만족에 유의한 영향을 미치지 않았다. 이것은 자부심보다 긴급출동, 불규칙한 생활 등으로 발생하는 어려움, 처우 불만 등이 영향을 미쳤다고 볼 수 있다.
리튬이온 배터리 고온 열화에 의한 Weibull distribution 기반 배터리 수명 MTTF 분석 연구
박성윤(Seongyun Park),김종훈(Jonghoon Kim),허건의(Konyi Heo),유기수(Kisoo Yoo) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
온실가스로 인한 지구 온난화 방지를 위하여 한국 등 여러 나라에서는 온실 가스 배출 저감을 목표로 재생에너지 3020 과 탄소 중립화(Net-zero) 정책을 시행하고 있다. 탄소 배출 저감을 위해 태양광 및 풍력 등 신재생 에너지 기반의 발전원을 지향하고 있으며, 운송수단에서는 내연기관을 대체하기 위해 전기적인 에너지저장시스템의 사용이 활발해지고 있다. 그 중에서도 높은 출력 밀도, 에너지 밀도 및 장수명 특성을 갖는 리튬이온 배터리 기반의 에너지저장장치가 다양한 산업에 사용되고 있다. 하지만, 배터리의 제조불량, 사용 환경 등 다양한 원인으로 배터리의 고장이 발생할 수 있으며, 전원 공급의 불안전성 및 화재, 폭발을 유발할 수 있다. 배터리의 고장은 배터리 용량의 급격한 저하, 출력 특성 저하 등을 통해 분석되고 있으며, 일반적으로 배터리 정격 사양보다 80% 감소된 경우를 수명 종료 시점, 즉 고장 시점으로 분석하고 있다. 배터리의 고장 시점을 분석하기 위해 신뢰성 평가 방법들이 연구되어 왔으나 사이클 기반의 데이터를 통한 연구가 주를 이루고 있다. [1, 2] 하지만 실제 어플리케이션에서는 잦은 부하 변동으로 인해 일정한 사이클을 정의하기에 어려움이 있어 운용 중인 에너지저장장치의 수명을 평가하기에 적절하지 않다. 따라서, 본 논문에서는 리튬이온 배터리의 수명 신뢰성 평가를 위해서 실제 어플리케이션에 정의하기 어려운 사이클을 대신하여 운용 중 추출할 수 있는 배터리 특성 데이터와 용량정보를 이용하여 고장 확률 함수를 도출하였으며, 리튬이온 배터리는 고장 발생 시 수리가 불가능한 제품이기 때문에 배터리의 신뢰성을 평가하기 위해서 Mean time to failure(MTTF, 평균 고장 시간) 기반 분석을 수행하여 고온 노출에 의한 리튬이온 배터리의 신뢰성 평가를 방법을 제안하였다. In order to reduce greenhouse gases, various countries such as Korea are implementing various carbon reduction policies such as Net-zero and Renewable energy 3020. It is aiming for power generation sources based on renewable energy such as solar and wind power, and the use of electric energy storage systems to replace internal combustion engines in transportation is becoming more active for reduction of carbon emission. However, failure of the battery may occur due to various conditions such as manufacturing defect of the battery and the operating environment, and the failure may cause unsafety of power supply, fire and explosion. The failure is analyzed through a sudden decrease in battery capacity, and generally, a case of 80% from the battery rated capacity which is analyzed as the end of life. Reliability evaluation methods have been studied to analyzed the time of failure of the battery, but researches have been performed through cycle-based data. In this paper, in order to evaluate the life reliability of a lithium-ion battery, a failure probability function was proposed using battery characteristic feature that can be extracted during operation instead of a cycle and capacity. Since lithium-ion batteries cannot be repaired in the event of a failure, we suggest a method evaluate the reliability of lithium-ion batteries by exposure to high temperatures by performing mean time to failure (MTTF) based analysis to evaluate the reliability of the battery.