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이홍기(Lee, H.G.),김동언(Kim, D.E.),정영규(Jung, Y.G.),한홍식(Han, H.S.),서형석(Suh, H.S.),정진화(Chung, C.W.) 한국신재생에너지학회 2008 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.05
3MW 풍력발전기용 발전기의 구조적 특성을 소개하고 회전자의 동특성 해석을 수행하였다. 이 발전기는 증속기를 사용하였으며 정격속도는 1459 rpm 이며 30% over speed trip 조건을 적용하여 설계되었다. 회전자 pole에 전원 공급 없이 자기장을 만드는 영구자석을 사용하는 형태로 구조는 간단하다. 발전기의 냉각방법은 공극을 냉각하기 위하여 팬을 이용하여 공기를 순환하며 고정자 외형에는 냉각채널을 부착하여 냉각수를 순환한다. 회전기계의 설계 시에는 반드시 진동을 고려하여 가능하면 진동을 줄이는 방향으로 설계가 되어야 하며 회전축 계의 설계에 있어서는 계의 강도, 위험속도, 불평형 진동응답 및 안정성 등을 고려하여야 한다. 본 논문에서는 물리설계를 기본으로 하여 설계된 발전기의 형상을 간단하게 설명하고, 발전기의 회전자를 상용 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS 를 이용하여 해석을 수행하였다. 해석절차는 정적해석을 수행하고 다음으로 모드해석을 수행 하였다. 모드형상에 따른 주파수를 표기하고 해석 결과를 나타내었다.
이홍기(Lee, H. G.),김동언(Kim, D. E.),서형석(Suh, H. S.),한홍식(Han, H. S.),정영규(Jung, Y. G.),이월우(Lee, W. W.),박기현(Park, K. H.),정진화(Chung, C. W.),임민수(Lim, M. S.),오만수(Oh, M. S.) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.06
포항풍력에너지연구소와 (주)보국전기는 에너지 관리공단의 지원으로 2002년부터 직접구동형 풍력터빈( KBP-750D) 에 사용될 발전기 개발을 시작하여 2005년 3월 개발을 완료하였다. KBP-750D에 사용되는 발전기는 증속을 위한 gearbox를 사용하지 않는 직접 구동형이고, 영구자석을 사용하여 여자하는 형식이다. 이런 특징은 풍력발전에서 요구하는 주요 요구조건인 고 효율, 고 신뢰성을 만족시키기 위해서 매우 중요하다. 개발된 발전기는 25 rpm 에서 800 kW의 정격을 가지도록 설계되었다. 공극 직경은 3,320mm 이며, stator의 길이는 705mm, 공극은 4.5mm 이고, 극수는 84이다. 또한 전체 중량은 약 22 ton이다. 이 논문에서는 발전기의 물리설계, 공학설계, 제작 및 시험결과에 관해서 기술한다.
KBP-2000M 풍력발전기용 영구자석형 동기발전기의 냉각시스템 설계
이홍기(Lee, H.G.),김동언(Kim, D.E.),서형석(Suh, H.S.),한홍식(Han, H.S.),정영규(Jung, Y.G.),이월우(Lee, W.W.),박기현(Park, K.H.),정진화(Chung, C.W.) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.06
포항풍력에너지연구소에서는 에너지 관리공단의 지원으로 2004년부터 풍력터빈 KBP-2000M에 사용될 발전기를 개발해 오고 있다. KBP-2000M에 사용되는 발전기는 기어비가 24인 기어박스를 가진 가변속도형식의 발전기이다. 발전기의 직경은 1.87m 이고 축 방향의 길이는 1.288m 로 영구자석을 사용하여 여자하는 형식으로 설계되었다. 이러한 설계는 풍력발전기에서 요구하는 주요 요구조건인 고효율, 고 신뢰성을 만족시키기 위해서 매우 중요하다 이 보고에서는 발전기의 물리설계에서 얻어진 사양을 기준으로 하여 열 해석에서 얻어진 열 손실을 이용하여 냉각시스템 설계를 하였으며 펌프 및 라디에이터 선정에 관해서 논의한다.
AuSn 솔더 박막의 스퍼터 증착 최적화와 접합강도에 관한 연구
김동진,이택영,이홍기,김건남,이종원,Kim, D.J.,Lee, T.Y.,Lee, H.K.,Kim, G.N.,Lee, J.W. 한국마이크로전자및패키징학회 2007 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.14 No.2
본 연구에서는 Au 와 Sn을 rf-magnetron sputter를 이용하여 다층막(multilayer)과 동시증착(Co-sputter)방법으로 스퍼터링하여 기판위에 AuSn 솔더를 형성하였고, 솔더의 조성제어와 특성 분석을 통해 Sn rich AuSn 솔더의 형성 기술에 대하여 연구하였다. AuSn 솔더를 형성하기 앞서 Au와 Sn에 대하여 단일 금속 증착을 하였다. 이를 토대로 AuSn솔더를 증착하기 위한 실험 조건을 확보하였다. 증착변수로는 기판의 온도, rf 전력과 두께 비를 이용하였다. 다층막의 경우, 고온의 기판에서 솔더 합금의 표면거칠기와 조성이 보다 정확하게 제어되었다. 이에 비해 동시증착 솔더는 기판의 온도에 의한 조성의 변화가 거의 없었으나, rf전력에 의해서 조성이 보다 쉽게 제어할 수 있었다. 여기에 더해, 동시 증착 솔더 박막의 대부분은 증착동안에 금속간 화합물로 변화한 것을 알 수 있었다. 화합물의 종류는 XRD로 분석하였다. 형성된 솔더 박막을 플럭스를 이용하지 않고 리드프레임에 접합하여 접합강도를 측정하였다. 다층형의 경우 Au 10wt%의 조건에서 최대 $33(N/mm^2)$ 전단응력을 나타내었으며, 동시증착형은 Au 5wt%에서 $460(N/mm^2)$ 전단응력을 나타내었다. Au-Sn solder alloy were deposited in multilayer and co-sputtered film by rf-magnetron sputter and the composition control and analysis were studied. For the alloy deposition condition, each components of Au or Sn were deposited separately. On the basis of pure Sn and Au deposition, the deposition condition for Au-Sn solder alloy were set up. As variables, the substrate temperature, the rf-power, and the thickness ratio were used for the optimum composition. For multilayer solder alloy, the roughness and the composition of solder alloy were controlled more accurately at the higher substrate temperature. In contrast, for co-sputtered solder, the substrate temperature influenced little to the composition, but the composition could be controlled easily by rf-power. In addition, the co-sputtered solder film mostly consisted of intermetallic compound, which formed during deposition. The compound were confirmed by XRD. Without flux during bonding of solder alloy film on leadframe, the adhesion strength were measured. The maximum shear stress was $330(N/mm^2)$ for multilayer solder with Au 10wt% and $460(N/mm^2)$ for co-sputtered solder with Au 5wt%.