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에너지저장장치의 안전성 강화를 위한 리튬이온전지의 운용온도 상관관계 특성에 대한 연구
정재범(Jae-Beom Jung),임민규(Min-Gyu Lim),김진용(Jin-Yong Kim),한아(Ah Han),노대석(Dae-Seok Rho) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.7
최근 국내외에서 전기자동차(electric vehicle, EV)와 에너지저장장치(energy storage system, ESS)에 사용되는 중대형 이차전지의 수요가 급격하게 늘어나고 있는 가운데, 관련화재가 지속적으로 발생하고 있어 시장에 악영향을 미치고 있다. 특히 국내에서 발생한 ESS 화재는 2021년 5월 현재까지 총 31건 발생으로 보고되고 있어, ESS용 리튬이온전지에 대한 환경 및 안전성 검증 연구의 필요성이 대두되고 있다. 따라서, 본논문에서는 국내 중대형 이차전지에 사용되는 리튬이온전지 중 가장 널리 쓰이는 NMC계열 각형 및 파우치형 셀을 적용한 배터리 모듈을 대상으로 시험을 수행한다. 환경온도에 따른 충·방전 반복에 의한 열화도를 아레니우스 식에 따라 합리적으로 예측하고, 실제 충·방전 사이클 시험을 수행하여 온도에 따른 열화특성을 확인하였다.
흡연유무에 따른 뇌 백질 부위의 확산텐서영상 비등방도 계측 값의 분석
정재범(Jae Beom Jeong),성순기(Soon Ki Sung),김성진(Sung Jin Kim),박찬혁(Chan Hyeok Park),손봉경(Bong Kyeong Son),조희정(Hee Jung Cho),곽종혁(Jong Hyeok Kwak) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.1
흡연 유무의 남성을 대상으로 뇌 백질의 손상 유무를 파악 할 수 있는 확산텐서영상을 검사하여 영상을 획득 한 후 Tract-Based Spatial Statics(TBSS)방법으로 뇌 백질 부위의 신경섬유로의 비등방도 FA(fractional anisotropy)값을 측정 분석한 결과 모든 영역에서 흡연자가 비흡연자보다 비등방성 측정값이 낮게 나타났지만 FA값은 통계적으로 유의하지 않았으며 오른쪽 맥락총 부위에 대한 FA값에서만 통계적으로 유의하였다. 본 연구의 결과 값으로 추측하자면 즉 흡연이 뇌 백질의 미세구조성 변화에 크게 영향을 미치지는 않지만 맥락총 부위에는 영향을 미친다고 할 수 있다. The fractional anisotropy value of the brain white matter region was analyzed by Tract-Based Spatial Statics(TBSS) method after acquiring the diffusion tensor image to identify the presence or absence of brain white matter damage to smoking in male. As a result, smokers showed lower fractional anisotropy than non-smokers in all areas but fractional anisotropy values were not statistically significant. the fractional anisotropy value, on the other hand, was statistically significant only for the right choroid plexus. In other words smoking, although, does not significantly affect the micro structural changes of brain white matter, it affects the choroid plexus area.
전기차 배터리 재사용을 위한 AC-IR 평가 방안에 관한 연구
정재범(Jae-Beom Jung),임민규(Min-Gyu Lim),김주한(Joo-Han Kim),강신명(Shin-Myung Kang),노대석(Dae-Seok Rho) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
전 세계적인 전기차 시장의 확대에 따라 가까운 미래에 사용후 배터리 배출량의 급격한 증가가 예상되고 있다. 이에 따라 국내 관계부처 등에서 전기차 폐전지에 대한 재활용 체계 확립을 위한 지속적인 지원 체계를 마련하고 있다. 하지만, 사용후 배터리 특성상 전수 검사가 필요하므로 검사시간 소요에 따른 양산성 확보에 어려움이 예상되고 있으므로, 이를 개선하기 위해 검사의 유효성과 경제성을 확보하기 위한 다양한 연구가 요구되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 신속한 검사 특성을 갖고 있는 AC-IR 검사 방법의 동작 원리 및 활용 사례, 측정 메커니즘을 제시한다. 또한, 실제 전기자동차용 중대형 배터리에 적용하여, SOC(State of Charge) 및 전처리 전류에 따른 AC-IR 실측치를 통해 배터리의 성능을 확인한 결과, 본 논문의 유효성을 확인할 수 있었다.
운용환경요인을 고려한 리튬이온전지의 외부단락 특성 연구
정재범(Jae-Beom Jung),임민규(Min-Gyu Lim),김진용(Jin-Yong Kim),노대석(Dae-Seok Rho) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.8
최근 몇 년간 국내외에서 전기자동차(electric vehicle, EV)와 에너지저장장치(energy storage system, ESS)에 적용되는 중대형 이차전지의 수요가 급격하게 늘어나고 있고, 이에 따라 시장 규모도 기하급수적으로 증가하고 있다. 하지만, 최근 발생하고 있는 EV와 ESS용 이차전지의 화재는 시장에 부정적인 영향을 주고 있다. 특히, 2017년 8월부터 발생한 국내 ESS 화재는 2021년 5월 현재까지 총 31건으로 보고되고 있어, 중대형 이차전지의 안전성 검증을 강화하기 위한 체계적인 연구의 필요성이 대두되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 국내 중대형 이차전지에 사용되는 배터리 셀 중 범용으로 활용되는 NMC계열 각형 및 파우치형 전지를 대상으로 대표적인 안전성 시험 중 하나인 외부단락 시험을 수행하기 위한 사고모의 장치를 구현한다. 여기서, 외부단락시험용 사고모의장치는 단락저항, 계측장치부, 제어장치부 등으로 구성되며, 다양한 운용환경 시험조건에 따른 외부단락 특성을 분석할 수 있도록 구현한다. 이를 바탕으로 리튬이온전지의 형태, 단락저항 및 SOC에 따른 외부단락 시험을 수행하여, 단락저항과 SOC에 따른 전류 및 온도 특성을 제시한다. 또한, 전처리 온도와 전지 모듈 내 보호소자별 외부단락을 수행한 결과, 보호소자에 따른 전류 및 차단시간, 전처리 온도에 따른 외부단락 특성을 확인할 수 있어, 본 논문의 유효성을 확인하였다. In this paper, we utilize an accident simulation device to perform an external short-circuit test, one of the typical safety tests of IEC62619 for NMC prismatic and pouch-type batteries, which are widely used in battery cells of medium and large secondary batteries. The device consists of a short-circuit resistance, measurement device section, control device section, etc., to analyze external short-circuit characteristics according to various optional test conditions. Based on the output of the proposed test device, this paper presents the characteristics of current and temperature according to the short-circuit resistance and SOC by performing an external short-circuit test of a lithium-ion (Li-ion) battery. In addition, as a result of performing an external short-circuit for each protection element in the battery module and pre-processing temperature, the effectiveness of the characteristics of these elements can be evaluated.
중대형 배터리의 재사용을 위한 내부저항 평가에 관한 연구
정재범(Jae-Beom Jung),임민규(Min-Gyu Lim),김남현(Nam-Hyun Kim),김현재(Hyun-Jae Kim),노대석(Dae-Seok Rho) 대한전기학회 2023 전기학회논문지 Vol.72 No.6
Recently, used batteries are expected to dramatically increase according to the expansion of the EV(electric vehicle) market. Accordingly, Korean government has improved the supporting systems for the recycling of used batteries, and in particular, in the field of repurposing, various studies are being conducted for effective evaluation methods that can secure the performance and safety of batteries after use. Repurposing of used batteries is mostly adapted in the field of ESS(energy storage system) for normally used EV batteries and a total inspection before repurposing is required due to battery characteristics. Therefore, this paper investigates the operating mechanisms of the IR(internal resistance) test method, and implements a test device for middle and large sized cell and pack. Based on the proposed method, the IR of NMC-type commercial batteries is analyzed with various conditions, and it is confirmed that the proposed method is effective in IR measurement and safety evaluation for the repurposing battery.
PSCAD/EMTDC를 이용한 5kV급 MVDC 독립형 마이크로그리드의 보호협조 모델링에 관한 연구
김지명(Ji-Myung Kim),태동현(Dong-Hyun Tae),이세연(Se-Yeon Lee),정재범(Jae-Beom Jung),노대석(Dae-Seok Rho) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
본 논문에서는 5kV급 MV-LVDC 마이크 로그리드의 안정적인 운용을 위해, MVDC 선로, LVDC 선로, AC측에서 사고가 발생하는 경우에 대하여 시나리오별 보호기기의 운용방안을 제안하고, 배전계통 상용해석 프로그램인 PSCAD/EMTDC를 이용하여, 태양광전원, ESS, MVDC 선로, DC/DC 컨버터, DC/AC 인버터, 보호기기 등으로 구성된 MV-LVDC 마이크로그리드의 전체 시스템의 모델링을 수행한다. 이를 바탕으로 다양한 사고지점별 시뮬레이션을 수행한 결과, 제안한 보호기기의 운용방안에 따라 적절한 보호협조가 수행됨을 알 수 있어 본 논문의 유효성을 확인하였다.
PSCAD/EMTDC를 이용한 전동킥보드용 Battery Safety Management System의 모델링에 관한 연구
신건(Jian Shen),최성문(Seong-Moon Choi),김기영(Gi-Young Kim),정재범(Jae-Beom Jung),최승규(Seung-Kyou Choi),노대석(Dae-Seok Rho) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
최근, 전동킥보드에서 발생한 화재사고 건수는 매년 늘어나는 추세이고, 그중 대부분은 충전 또는 휴지기간 중 전동킥보드에 설치된 리튬이온배터리에서 발생한 것이다. 따라서, 본 논문에서는 전동킥보드용 리튬이온배터리의 안정선을 향상하기 위하여 BSMS(battery safety management system)를 제안하고, PSCAD/EMTDC를 이용하여 셀프 에너지밸런싱부와 셀밸렁싱부로 구성된 BSMS에 대한 모델링을 수행한다. 여기서, 셀프 에너지밸런싱부는 셀프 에너지밸런싱 전류가 설정치를 초과하는 경우 셀간 병렬연결을 분리하는 개폐장치를 동작시켜 배터리에 과전류가 흐르는 것을 방지하고, 셀밸렁싱부는 전압이 높은 셀을 정정 용량만큼 방전하여 셀간 전압 편차를 감소시킴으로써, 저전압 셀이 과충전되는 것을 방지한다. 한편, 상기의 모델링을 바탕으로 BSMS의 운용특성을 평가한 결과, 제안한 BSMS가 리튬이온배터리를 효과적으로 보호할 수 있음을 알 수 있었다.