Matlab에서 OpenDSS를 이용한 Power Flow분석과 이를 이용한 연료전지 효과 해석

박병하 인하대학교 공학대학원 2022 국내석사

전 세계적으로 지구온난화와 화석연료 고갈 문제로 인해 탈원전, 탈화석이 가 속화 되고 있고, 새로운 에너지원에 대한 사업이 발전 및 성장 하고있으며 새로 운 에너지원의 기반으로 하는 분산발전이나 열병합발전 시스템을 활용하는 사 업이 증가하고 있다. 최근 국제적 정서에 발맞추어 우리나라는 RPS (Renewable Energy Portfolio Standard) 제도에서 수소산업 활성화를 위해 HPS (Hydrogen Energy Portfolio Standard) 제도를 통한 국책과제로 수소산업을 발전시키는 정 책들을 내놓았다. 이에 따라 연료전지에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있으 며, 분산전압의 중요성도 크게 대두되고 있다. 급진적으로 설치 및 증가되고 있 는 연료전지는 분산전원 각 계통의 전원 공급이 필요한 곳에 분산형 연료전지 로써 설치되고 있다. 이 연료전지의 설치가 증대됨으로써 전압변동을 줄이는 연 구가 필요하며, 본 논문은 IEEE 123 Test Feeder에 분배된 전원의 위치에 따라 달라지는 전압강하를 분석한 연구이다. 연료전지가 특정 위치에 설치 되었을 때 발생하는 변화를 Matlab과 OpenDSS를 이용하여 Power flow를 분석하였으며 본 논문은 IEEE 123 Test Feeder의 각 Phase A, B, C의 총 평균전압보상을 확인하 기 하고 각 상의 부하율을 Matlab Tool을 이용하여 평균값을 도출하고 OpenDSS 의 PVsystem을 이용하여 450번, 100번 버스에 설치 및 적정한 용량을 찾았다.

제조물책임에 대한 다이아몬드공구 산업의 효과적인 대응방안에 관한 연구

조민규 인하대학교 공학대학원 2010 국내석사

제조물책임법(Product Liability)는 결함이 있는 제조물(Products)로 인하여 소비자가 신체 또는 재산상의 피해를 입었을 때에 손해배상을 받는 제도로서, 소비자 보호를 위한 각종 법령 중 가장 강력한 효력을 발휘하는 법령이다. 기존의 민법에서는 책임원칙을 제조자의 과실원칙으로 소비자가 제조자의 과실을 입증하게 하여 구제받기가 어려웠으나 제조물책임법(Product Liability)에서는 제조자의 과실의 유무와 상관없이 제조물의 객관적인 결함만 입증하면 배상책임을 인정하는 엄격책임주의(Strict Liability)로 원칙이 변경되었다. 이는 소비자의 안전을 보장할 수 없는 기업은 더 이상 시장에서 존재 수 없다는 냉엄한 원칙이 적용되고 있는 것이다. 제조물책임법에 적절히 대응하기 위해서는 제조물책임법, 기업의 제품과 관련된 국내외 안전기준, 안전지침에 대한 철저한 분석과 이해에서 출발해야 한다. 그리고 이를 바탕으로 제품을 안전하게 만들기 위한 공학적, 기술적 접근 방안, 고객대응을 위한 합리적인 대책, 효과적인 조직운영 방안 등의 다양한 활동이 필요로 한다. 이는 제품안전경영시스템(PSMS: Product Safety Management System)이라 불리는 대응 체제의 구축을 핵심으로 하는 전사적이고 체계적인 대응활동을 요구하는 것이다. 국내의 다이아몬드공구 산업(Diamond Tool Industry) 또한 이러한 냉엄한 기업현실에서 예외가 될 수 없다. 하지만 대응 체계(corresponding system)의 수립과 관리에 따르는 인력과 비용의 문제로 인하여 실행에 현실적인 부담을 느끼고 있는 것이 사실이다. 본 연구는 국내 다이아몬드공구 제조기업이 효과적으로 제조물책임법에 대응할 수 있는 방안을 ISO 9001 품질경영시스템(Quality Management System)을 이용한 제품안전경영시스템의 수립과 유럽의 동종업계의 기술적 사례를 통해 찾아보았다.

Multiple 신호를 이용한 자동차 전자파 내성 시험방법 연구

이헌수 인하대학교 공학대학원 2023 국내석사

본 논문에서는 최근 다양해지는 시험모드로 인해 전자파 면역성 시험(ISO 11451-2)의 소요시간이 지속적으로 증가하는 문제점을 해결하기 위해 단일 신호를 인가하는 방식에서 다중 신호를 인가하여 시험 평가 시간을 단축하는 신규 시험방법을 제안하였다. 그리고 다중 신호에 의해 발생하는 잡음(IMD)에 대해 검증하고, 시험에 미치는 영향을 최소화하기 위해 잡음에 대한 규제치를 참고규격(IEC61000-4-3)에 요구하는 규제치 –6 dBc에서 –12 dBc로 보완하였다. 마지막으로 기존 RF 신호 발생기를 다중신호 발생장치(벡터 신호 발생기)로 변경한 새로운 시스템을 구성 후 시험시간이 단축되는 것을 확인하였다

난방효율을 높이기 위해 LSTM모델을 활용한 일반주택의 실내온도 예측 방법

이희원 인하대학교 공학대학원 2023 국내석사

바닥 난방 시스템을 사용하는 일반주택에서, 급격한 외부 기상상태의 변화 및 주택과 보일러 특성에 따른 열 이동 등 다양한 변수를 고려하여 실내쾌적성을 유지함과 동시에 난방 가스 소비량을 최소화하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 LSTM(Long short-term memory)을 활용하여 일반주택의 실내온도 예측을 수행하였다. 시간에 따른 보일러 운영정보 및 외부 기상상태 정보 중 실내온도와 연관이 있는 변수를 학습 인자로 선정하였다. LSTM 딥러닝 모델에 학습시킨 후 MAE(Mean Absolute Error), RMSE(Root Mean Square Error), 혼동행렬(confusion matrix)을 평가지표로 선정하여 학습된 모델의 성능을 평가하였다. 학습 파라미터들의 최적화를 수행한 결과 MAE는 0.3780, RMSE는 0.5306, 범주별 평균 정확도는 94%로 우수한 성능을 확인하였다. 그리고 한 시간 전의 데이터만 학습, 두 시간 전의 데이터만 학습, 앞의 두 시간대를 하나로 합쳐 학습하여 성능을 비교하였다. 결과적으로, 한 시간 전과 두 시간 전의 시간대를 하나로 합쳐 학습한 결과가 가장 우수하였음을 확인하였다. In general houses using floor heating systems, it is important to maintain indoor comfort and minimize heating gas consumption by considering various variables such as rapid changes in external weather conditions and heat movement according to housing and boiler characteristics. In this thesis, indoor temperature prediction of general housing was carried out using LSTM(Long short-term memory) to increase heating efficiency. Among boiler operation information and external weather condition information over time, variables related to indoor temperature were selected as learning factors. After learning the LSTM deep learning model, the performance of the learned model was evaluated by selecting Mean Absolute Error (MAE), Root Mean Square Error (RMSE), and confusion matrix as evaluation indicators. As a result of performing optimization of learning parameters, excellent performance was confirmed as 0.3780 for MAE and 0.5306 for RMSE and 94% for average accuray by class. In addition, performance was compared by learning only data from one hour ago, learning only data from two hours ago, and learning by combining the previous two time zones into one. As a result, it was confirmed that the learning results were better by combining the time zones one hour ago and two hours ago.

정밀센서 구현을 위한 전류감지 shunt의 물성 및 구조형상에 관한 연구

김현창 인하대학교 공학대학원 2021 국내석사

사물인터넷은 네트워크 기반의 제품과 사물, 전자 전기기기 등에 감지 기능을 수행할 수 있는 센서 등의 소자를 부착하여, 사물간의 데이터를 인터넷으로 주고받는 기술이나 환경을 통칭하는 것으로 기존의 “인터넷에 연결된 기기”와 달리 인간의 조작 없이 사물이 서로의 정보를 공유 하며 동작하는 기술이다[1-2]. 최근 우리 사회는 산업혁명, 정보화혁명을 거쳐 모든 것이 인터넷과 연결되는 사물인터넷 기반의 초 연결 혁명이 진행 중이이다 . 이상과 같은 초 연결 사회 및 네트워크 기반 자동차 자율주행, 건강 의료, 수면, 요리, 금융 등 사용자가 의식하지 않더라도 필요한 정보를 적합한 시점에 전달해주는 기기가 보편화 될 것으로 예상되고 이와 같은 환경에서 가장 중요한 핵심 기술이 센싱 기술이다. 센서 감지 기술은 물체가 평시 상태 A에서, 상태 B로 이동한 형태와 양, 종류 등을 해석하여 반응 하게 하는 기술로 센싱과 같은 의미이고 센싱은 보통 변화된 물리량을 전기의 변화량으로 변환 시키는 변환센서(전방센서), 그리고 이런 전기의 변화량을 감지하여 정확히 해석하는 해석 센서로 나눌 수 있다. 때문에 전력을 측정하고 제어하는 전자 전기 시스템에서 기본적인 구동 방법으로 효율의 최대화, 고장 시 시스템 구성요소 보호와 사물인터넷에서 센싱 정보의 공유 등을 위하여 부하전류(변화전류)의 정확한 전류 해석이 중요하다. 전류 변화 해석 센서는 로고스키 코일, 마그네틱기반 홀센서, 전압강하 해석션트 센서로 나눌 수 있고 이중 로고스키 코일센서의 경우 전류량의 변화를 감지하여 적분 회로에서 해석하는 방식으로 교류 전류에서만 적용 가능하여 교류와 직류에서 모두 사용 가능한 방법은 션트 방식과 마그네틱기반 홀 센싱이 적용 되고 있다. 이중 정밀도와 반응 속도에서 상대적으로 더 적용이 용이한 션트의 허용오차를 저감할 수 있으면 전방센서에서 감지한 미세한 변화에 대한 대응 동작을 수행할 수 있어, 전체 센서 시스템의 정밀도를 향상 시킬 수 있다. 본 연구에서는 망간(Mn), 규소(Si)의 저항온도계수 안정화 원소를 미량 첨가한 합금 설계로 고온, 단시간 과부하, 습도 등의 환경에서 허용오차를 낮출 수 있었고, 단자의 체적 조정은 열의 이동 량과 방향을 개선하여 열기전력으로 인한 오동작을 줄 일 수 있었다. 또한 각 합금의 전기음성도에 따른 저항온도계수 성능의 영향을 상용 션트 금속으로부터 검토하였고 이에 따라 본 연구에서는 38.35ppm/℃의 저항온도계수를 구현한 합금과 단자의 체적과 구조를 변경하여 열기전력을 낮출 수 있는 정밀해석 션트의 설계 방법을 제시하였다. 실험 결과로부터 외부 환경 요인과 내부 통전에 의한 발열에서 션트 고정성 변동 요인을 최소화 하였고, 이에 따라 표준 션트의 허용오차 ±1%(F급)을 만족했던 션트 소재를 ±0.2%(B급)이내의 성능까지 만족하는 합금 설계와 구조 설계를 정립하였다. 본 연구와 같은 션트 해석 센서의 소재의 설계 공법과 열기전력 최소화 구조, 방열을 이용한 전력 결정 설계는 초연결 사회에서 선행되어야 할 션트의 정밀성 향상을 위한 제조와 생산에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

수상태양광발전설비 DC 케이블의 전기안전 검사판정기준 개선 방안에 관한 연구

조성현 인하대학교 공학대학원 2023 국내석사

국제사회는 기후변화와 지구 온난화 등으로 야기되는 문제를 해결하기 위해 온실가스 배출량 감축에 대한 규제를 마련·시행 중에 있다. 국내에서도‘재생에너지 3020 이행 계획’에너지 정책을 발표하는 등 재생에너지 보급 확대에 박차를 가하고 있다. 이와 함께, 산림훼손, 발전효율 저하 등 기존의 육상 태양광발전설비에서 발생한 문제점을 해소하고자 수상 태양광발전설비가 대안으로 부상하고 있는 실정이다. 수상태양광발전설비는 육상태양광발전설비에 비해 발전효율이 11% 이상 높아질 뿐만 아니라, 수면 차광을 통해 녹조 확산을 저감시키며, 저수지 수자원의 약 40%를 증발 억제하는 등 많은 장점을 가지고 있다. 이와 같은 이유로 세계적으로 수상 태양광발전설비 설치는 빠르게 증가하고 있다. 한편, 태양광발전설비의 보급 증가와 함께 최근 5년 동안(2014년~2018년) 연평균 약 62건의 화재가 발생하는 등 안전사고 또한 증가 추세에 있다. 최근에는 중·대규모급 발전설비 DC 접속함에서 이상 발열로 인한 화재가 발생하고 있어, 설비 확대에 따른 화재 발생의 위험성은 더욱 증가될 것으로 예상되나 이를 예방하기 위한 제도 개선 및 대책 마련은 부족한 실정이다. 본 논문에서는 수상태양광발전설비에 대한 사고사례를 고찰하여 DC 케이블 배선 시공방법 개선 등 안전관리 규정에 적용시키기 위한 사고사례 현장분석 및 실증 등을 실시하였다. 수상태양광발전설비 설치환경 여건상 수상에서 지상부분까지 DC 케이블을 통해 전력계통과 연결하고 있어, 바람이나 수면의 변화에 따른 부유체의 유동 위치의 상하, 좌우 움직임이 사고 발생 중요 변수로 작용할 가능성이 높기 때문이다. 또한, 수상태양광발전설비 접속반에서 인버터로 연결되는 수상 구간의 DC 케이블이 소손 되고 수상 부유체의 부분 전소, 케이블지지 구조물 이탈·변형 사고가 자주 발생하여 사고에 대한 원인분석을 실시하고, 화재발생 지점에서 발견된 용융흔, 화재로 손상이 식별된 DC 케이블 및 수중에 있는 연소진행 추정방향의 전선을 수거하여 정밀분석도 함께 실시하였다. 이에, 수상태양광발전소의 DC 케이블 배선에서 발생한 화재사례 분석 및 원인 조사를 통해 수상 태양광발전의 설치·운영 시 사고예방을 위해 전기설비기술기준 및 전기설비 검사 및 점검의 방법·절차 등의 제도 개선안을 제시하였다. 첫째, 수상태양광의 전선로는 외부의 요인인 바람, 결빙, 온도, 태양방사 등을 견디도록 설계되어야 한다. 이를 위해 전선의 하중과 구조적 설계에 대한 전선 하중 구조계산서 및 접속점의 장력에 대한 기술계산서를 공사계획신고 시 제출하여 확인하는 개선안이 요구된다. 이는 사고예방을 위한 전선의 하중 및 구조적 설계에 대한 규격인 KEC 522.1에 근거하여 수행되어야 한다. 둘째, DC 케이블 설치에 대한 요구사항은 태양광발전설비의 시설기준(KEC 520)에서 케이블 연결구간에서 U자형 굴곡 부분이 발생하는 부분에 대해서는 설치방법 등 기계적 및 물리적 특성을 고려한 구체적인 내용을 추가하고 향후 유지보수 방안으로 전선을 수상 하부에서 대지 부분에 연결하는 설치방법을 고정하여 시공하는 방법으로 설치 기준을 마련하는 등 명시적인 세부 사항이 요구된다. 셋째, DC 케이블 트레이 배선 시 DC 케이블 하중 계산으로 분산 배치 기준을 마련하고 케이블 트레이 변형에 의한 전선 이탈 방지를 위한 전선 Off-set을 고려하는 등 배선 지지(전선고정) 방지대책 마련이 요구된다. 상기의 제안사항은 향후 수상태양광발전소 관련 규정 및 전기설비규정(KEC), 전기설비 검사 및 점검의 방법·절차 등에 반영되는 법규 제정 시 근거 자료로 활용될 것을 기대한다. The international community is working to address the issues of climate change and global warming, which are caused by greenhouse gas emissions. In the domestic context, there is a push to expand the use of renewable energy through initiatives such as the 'Renewable Energy 3020 Plan,' which aims to increase the adoption of renewable energy sources. In addition, the rise of floating solar power facilities is gaining attention as an alternative solution to address the issues associated with conventional land-based solar power installations, such as deforestation and decreased efficiency in energy generation. Floating solar power facilities offer numerous advantages compared to land-based solar power installations. They not only achieve an increase in energy generation efficiency by more than 11%, but also mitigate the spread of algae through shading on the water surface. Additionally, they help to suppress approximately 40% of water evaporation from reservoirs, conserving valuable water resources. For these reasons, the installation of floating solar power facilities is rapidly increasing worldwide. On the other hand, along with the increase in the adoption of solar power facilities, there has been a rising trend in safety accidents, including approximately 62 fires on average per year over the past five years (2014-2018). Recently, there have been incidents of fires caused by abnormal heat generation in DC junction boxes of medium to large-scale solar power facilities. As a result, the risk of fire incidents is expected to increase further with the expansion of these installations. However, the current situation is lacking in terms of regulatory improvements and measures to prevent such incidents. In this study, accident case analyses and field experiments were conducted to examine accident cases related to floating solar power facilities. The objective is to apply the findings to improve the construction methods of DC cable wiring and enhance safety management regulations. Due to the installation conditions of floating solar power facilities, which involve connecting the power system from the water surface to the land using DC cables, the vertical and horizontal movements of the floating structures in response to wind or changes in water levels can be critical factors contributing to accidents. Furthermore, accidents involving damage to the DC cables in the section between the floating structures and the inverter, as well as partial burning of the floating structures and detachment/deformation of cable support structures, have been frequently observed in floating solar power facilities. In order to analyze the causes of these accidents, a detailed investigation was conducted, including the collection of damaged DC cables identified with melting marks and cables in the suspected direction of fire progression in the underwater area, followed by precise analysis. Based on the analysis of fire incidents and investigations into the causes related to DC cable wiring in floating solar power plants, this study presents improvement proposals for electrical facility standards, inspection methods, and procedures to prevent accidents during the installation and operation of floating solar power facilities. Firstly, the wiring system of floating solar power plants should be designed to withstand external factors such as wind, icing, temperature, and solar radiation. To achieve this, improvement measures are required, including the submission of technical calculation documents for wire load structural calculations and tension at connection points during construction plan declaration for verification. These measures should be performed based on KEC 522.1, which specifies the standards for wire load and structural design, in order to prevent accidents. Secondly, the requirements for DC cable installation should include specific details considering the mechanical and physical characteristics, especially for the sections where U-shaped bends occur in the cable connection areas, as specified in the facility standards for solar power plants (KEC 520). Additionally, explicit guidelines are needed for future maintenance, such as fixing the wires from the underwater section to the ground, and establishing installation standards that take into account the installation methods based on the mechanical and physical considerations. Thirdly, it is necessary to establish guidelines for the dispersed placement of DC cables in tray wiring systems, considering cable load calculations. Measures to prevent wire detachment due to tray deformation, such as considering wire offsets, should be taken into account in order to ensure proper wire support and fixation. It is hoped that the proposed suggestions will serve as reference material for future regulatory development concerning floating solar power plants, including electrical facility regulations (KEC) and the methods and procedures for electrical equipment inspection and maintenance.

각형강관의 제조공정 해석 : 각형강관의 성형방식 및 성형과정 연구

이종협 인하대학교 공학대학원 2005 국내석사

선택적 투과 반사 시스템을 적용한 EUV Pellicle & Mask 검사

이재선 인하대학교 공학대학원 2023 국내석사

EUV 노광공정에서는 짧은 파장을 사용하여 패턴을 만들기 때문에 환경적 오염이 패턴 품질에 큰 영향을 미친다. 이를 해결하기 위해 pellicle이라는 투명한 박막을 사용하여 pattern mask를 대기나 진공상태에서의 오염물질들로부터 보호함과 동시에 mask의 수명을 연장할 수 있다. Pellicle의 박막은 EUV 파장에서 높은 투과율을 보이지만 가시광선 파장 영역에서는 투과율이 낮아 박막 아래에 붙은 particle이나 mask pattern 영역의 defect 검사가 어렵다. 따라서 이를 극복하기 위해서는 일반적인 광학계로는 검출이 어려우므로 새로운 검사 방법이 필요하다. 본 연구에서는 EUV pellicle을 광학 이론과 박막 이론을 이용하여 선택적 투과, 반사 시스템으로 투과율을 조절하여 EUV pellicle에 붙은 particle의 위치를 상, 하 구분하고 mask와 pellicle을 결합한 상태에서 through pellicle이 가능한 조건으로 mask pattern 영역의 defect까지 검사할 방법을 실험하려고 한다. 연구의 내용은 EUV pellicle과 mask에 대한 품질 검사 시스템으로 다양한 particle을 자동화된 검사 및 조명 시스템 등을 활용하여 빠르고 정확한 검사를 가능케 하고, EUV 광원이 아닌 일반 laser와 LED 조명을 사용하여 검사 비용을 절감하는데 목적이 있다. 이 시스템을 활용하여 EUV 노광 공정의 품질 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대한다. In the EUV lithography process, the use of short wavelengths to create patterns means that environmental pollution significantly impacts pattern quality. To address this issue, a transparent thin film called a pellicle is employed to shield the mask from pollutants in both atmospheric and vacuum conditions, thereby prolonging the mask's lifespan. The pellicle film, while demonstrating high transmittance in the EUV wavelength, presents low transmittance in the visible wavelength spectrum, posing challenges in inspecting particles stuck beneath the film or identifying defects in the mask pattern area. Therefore, to overcome these challenges, innovative inspection methodologies are necessitated as traditional optical systems fall short. In this study, we propose a solution by manipulating the transmittance of the EUV pellicle using optical and film theory, creating a selective transmission, reflection system. This allows us to distinguish the position of particles attached to the EUV pellicle, and to inspect defects in the mask pattern area under a light source condition that permits 'through pellicle' inspection, even when the pellicle is affixed to the mask. This research introduces a quality inspection system for the EUV pellicle and mask. It facilitates swift and precise inspections by incorporating various particle inspections and automated inspection and illumination systems. Furthermore, by using standard laser and LED lights instead of EUV sources, we achieve cost reduction. We anticipate that this system will significantly contribute to improving the quality of the EUV lithography process.

ESD에 기인한 전자파펄스 차폐를 위한 차폐재 특성에 관한 연구

김종희 인하대학교 공학대학원 2023 국내석사

본 논문에서 정전기에 기인한 전자파 펄스 차폐를 위한 차폐재 특성에 대하서 연구하였다. 정전기 방전(ESD)은 현대의 최신 전자시스템 등에 직접적인 피해와 간접적이 피해를 동시에 일으킬 수 있다. 현대의 모든 장비는 고도화 최신화 되었으며 전자기기의 관련 기술이 급속도로 발전하고 미세화, 소형화, 저전력, 집적화 된 전자 소자들이 우리 일상에서 많이 사용되고 있다. 하지만 이러한 전자 소자들은 그 형태 및 물리적인 성질로 인해서 정전기에 취약할 수 밖에 없다. 일상적인 생활 중 혹은 제조 과정에서 발생하는 ESD가 야기하는 직접 혹은 간접적 전자기 방전으로 인한 전기/자기장은 이러한 소자에 악영향을 미치며 소자의 오동작 및 고장을 유발하게 된다. 본 논문에서는 정전기방전 현상을 모사하기 위하여 차폐 챔버에서 안테나 및 정전기 건을 이용하여 30 MHz에서 300 MHz, 30 MHz 에서 1 000 MHz 대역의 주파수 영역에서 차폐재 특성을 분석하였다. In this paper, the characteristics of shielding materials for shielding electromagnetic pulses caused by static electricity were studied. Electrostatic discharge (ESD) can cause both direct and indirect damage to electronic systems. All modern equipment has been advanced and up-to-date, and the latest electronic devices has been very quickly developing, miniaturized, low-power. The integrated electronic devices are widely used around our lives. However, these electronic devices are inevitably vulnerable to static electricity due to their shape and physical properties. Electric/magnetic fields caused by direct or indirect electromagnetic discharges caused by ESD in everyday life or manufacturing process adversely affect these devices and cause malfunctions and failures of the devices. In this paper, in order to mimic the electrostatic discharge phenomenon, the shielding material characteristics were analyzed in the frequency domain of 30 MHz to 300 MHz and 30 MHz to 1 000 MHz using an antenna and an electrostatic gun in a shielding chamber.

소형 센서리스 직류 전동기 제어시스템의 안전 동작 구현 및 평가

배상일 인하대학교 공학대학원 2016 국내석사