시퀀스 제어회로에서 최적 배선공법의 적용

안경문 서울시립대학교 과학기술대학원 2014 국내석사

시퀀스 제어회로는 산업분야에서 3상 유도 전동기 제어회로에 많이 사용되고 있다. 기존의 시퀀스 제어회로의 배선공정에서 제한된 시간 안에 누락(漏落)배선이나 오(吳)배선 또는 반복된 실수 없이 접속점 상호간의 배선, 배선의 도통 시험까지 완벽하게 할 수 없는 것이 최대의 문제였다. 그동안 현장경험에서 많은 시행착오와 공정개선의 노력의 결과로써 본 논문에서는 기존 배선방식의 문제점을 극복하고 새로운 최적 배선공법을 제안하고자 한다. 최적 배선공법은 시퀀스 제어회로 배선 시 부품 상호간의 배선에서 발생하는 문제를 최소화하는 것에 그 목적이 있다. 최적 배선공법의 핵심은 도면분석과 배선공정을 분리하고 도면 분석 공정에서는 배선해야 할 모든 접속점을 미리 파악하여 그 노드(Node)에 알파벳 소문자를 순서대로 부여한다. 배선공정에서는 도면에 이미 부여한 알파벳 노드를 실제 제어함의 부품 접속점에 알파벳 노드를 일대일로 매치 될 수 있도록 표기한다. 이때 소요시간을 측정하면 평균 15분 정도이다. 이 시간은 인간이 한 가지 일에 집중할 수 있는 가장 이상적인 시간이라고 한다. 이 시간 동안에만 집중한다면 배선실수를 줄일 수 있다. 제어함 상부 TB의 알파벳 노드에서 가장 가까운 같은 알파벳 노드까지 최단 경로로 연결해 나가면 최단 경로의 폐루프 회로가 만들어진다. 아울러 산업분야에서 많이 사용하는 3상 유도 전동기 제어회로의 도면분석과 배선공정을 수행하고 디자인 시트를 이용하여 가상배선을 시도하였다. 제어부품 상호간의 배치를 바꾸어 가면서 최적 배선공법과 기존 배선공법의 배선경로를 비교분석하고 그 결과로 제안하는 최적 배선공법이 최단 배선경로로 배선이 가능하고 회로 부품 상호간의 왕복 배선이 발생하지 않는다 것을 확인하였다. 이 방법은 배선경로를 미리 파악하여 배선상의 문제점 분석이 가능한 것이다. 최적 배선공법과 기존 배선공법을 적용하여 제어함을 각각 제작하였다. 이때 사용된 배선길이의 합계와 공정 소요시간을 측정한 연구결과로 기존 배선공법보다 최적 배선공법이 배선길이와 공정 소요시간의 단축이 가능하다는 것임을 검증하였다. 또한 배선방법이 개선되며 제작 비용을 절감할 수 있었다. 제안하는 최적 배선공법은 누락배선이나 오배선이 발생 시 배선 디버깅도 쉬우며 회로 도통 시험도 비교적 간단하였다. 최적 배선공법은 향후 회로 배선공정의 표준화가 가능하며 최적 배선공법을 기반으로 한 최적 배선 프로그래밍과 배선자동화 로봇의 구현도 가능할 것으로 기대한다. A sequence control circuit is widely used to control circuit the three phase induction motor in many industries. The wiring process frequently occurs the problems of incorrect connection or omission wring by manual works. In given and limited time, it is necessary to connect all components respectively and test fully circuits continuously without omission wiring or incorrect wiring. The proposed new optimal wiring technique is possible to overcome the problems of conventional wiring technique through trials and errors, experienced knowhow and the effort of process improvement in fields. Also, the proposed technique is to minimize problems occurred from wiring among electrical components while sequence control circuits are connected. The main idea of the optimal wiring technique is to code a node in alphabetical order after separating wiring process from drawing analysis, connecting and checking to identify every junction connected in advance and then to classify and mark a node in alphabetical order on the drawing. In this case, it takes about 15 minutes for marking alphabet on the panels as the proposed method. This is known for an ideal time that human beings concentrates on the only one thing. If we intensively perform drawing analysis for 15 minutes, wiring mistake can be reduced. If we connect between alphabetical node of upper terminal block and the closest same alphabetical node in wiring process, circuits are made up of closed loop of the shortest path. In addition, not only the analysis of the three-phase induction motor’s control circuit wiring diagram in many industrial fields and wiring process have been carried out, but also virtual wiring using the design sheet has been attempted. There are several advantages for the proposed method to wire circuits. First, it can eliminate two-way wiring in the circuits. Second, we save work costs because the shortest wiring path is possible. Third, work efficiency is improved by reduction of wiring and debugging time. Also, workers can trustworthily plan wiring routes and reduce pre-problems through virtual wiring practice on the drawing and control panels. Conclusionally, we proved that the proposed optimal wiring is more short path on the circuit wiring than conventional wiring technique through experiments of comparing circuits paths after changing layout of electrical components and fully wired on the panels. After this, If the proposed optimal wiring technique is standardized and widely used in the industries and engineering education, the efficiency of work is better through wiring automation and programming.

바울서신에 나타난 직설법과 명령법의 관계연구

안경문 장로회신학대학 1987 국내석사

Window non-adjacent form 스칼라 곱셈기를 이용한 타원곡선 암호시스템 설계

안경문 成均館大學校 大學院 2002 국내석사

Elliptic Curve Cryptosystem(ECC) was introduced by M. Koblitz and V. Miller independently in 1985. ECC is based on Elliptic Curve Discrete Logarithm Problem(ECDLP). This is possible for ECC to have more excellent security than other public cryptosystems although ECC has key length as long as others. This paper presents implementation of ECC. ECC usually is divided into Scalar Multiplication(SM) block and MGF-1 block. SM block consumes almost all execution time in operating and is the most important block in ECC. MGF-1 produces mask data that has the same length of message. This paper presents new fast scalar multiplier of ECC that is regarded as next generation public key crypto processor. This paper is focus on improvement of SM by applying Window Non-Adjacent Form(WNAF) method. For fast operation of SM a finite field multiplier is designed with a LFSR type of bit serial structure and a finite field inversion operator uses extended binary euclidean algorithm for reducing one multiplying operation on point operation. Also the use of WNAF method can reduce addition operation of each other different point. In this paper, algoithms was verified and compared by C-language for the implementation of ECC then ECC was designed by using VHDL. In summary, this paper shows the implementation method of fast ECC.

저온하에서의 화강암, 사암의 역학적 거동에 관한 연구

안경문 서울대학교 대학원 1997 국내석사

플렉시블 태양광발전 모듈을 적용한 차량의 하이브리드 전원시스템에 관한 연구

안경문 서울시립대학교 2018 국내박사

One of the main issues in the broadcast media news in winter is about the battery discharge of vehicle in the cold weather. It is often the case that an employee of an insurance company is asked to start the vehicle because of the battery discharge. The reason why the vehicle is difficult to start in the morning of winter is that the chemical reaction of the battery slows down at subzero temperatures and the internal resistance of the battery is increased, eventually the output voltage of the battery is lowered. Also, the capacity is reduced and the engine load of the vehicle is increased. If the amount of charge is insufficient in some cases, the capacity after the battery charging decreases. Depending on the type of vehicle, standby power of the electric field load causes the vehicle to be overdischarged when the vehicle is not operated for about a week. Also, There is also sulfation of the battery in the battery of the vehicle mainly in the city. Due to the long traffic congestion, When the engine experiences frequent start-and-stop during heavy traffics in rush-hours, the amount of the power generated the engine is about 10~30%, therefore, the state-of-charge could become insufficient as the power consumptions are larger that the one generated. If this condition is left unchanged, small sulphate crystals will accumulate on the negative electrode plate of the battery. As a result, the internal active material decreases and the electrical resistance increases and the battery capacity decreases.Generally, as the electric load increases, the ECU of the vehicle senses it and boost the voltage applied to the field coil of the alternator. At this time, the RPM of the engine increases, to boost the battery voltage. Consequently the fuel consumption also increases. Recently, vehicles using smart alternator supply power from battery to electric field load after starting. As the alternator does not work, it reduces the burden on the engine load and improves fuel efficiency. However, there is a disadvantage in that a constant electric field load such as a black box for a vehicle is additionally connected to a vehicle, or a commuter vehicle traveling only at a short distance increases the amount of battery discharge and the battery life is shortened. I have studied new approaches to improve these problems. In the daytime under the solar radiation condition, I propose a hybrid power generation system that supplies electric power to the electric field load of the vehicle with only the photovoltaic power and supplies electricity to the alternator at night. In this paper, a flexible PV module with a power generation capacity of 180 [Wp] and a conversion efficiency of 21 [%] was installed using the existing roof of commercial passenger vehicle, and a battery charge / discharge controller, a field control circuit of an alternator. The experiment of this paper is based on the hybrid power generation system, which is designed to test the commercial passenger vehicle, to reduce the operation time of the alternator, to improve the fuel efficiency and to extend the battery life by supplying the photovoltaic power supply so that the battery is not overdischarged.In the worst solar conditions with low solar incident angle in winter, the driving test of the vehicle with hybrid power generation system traveled from Seoul to Busan on the highway 400 [km]. I measured the vehicle data while driving and analyzed it based on the vehicle information collected by Bluetooth communication through OBD-II. Comparing before and after the change of the hybrid power generation system, it was confirmed that the effect of improving the fuel consumption of about 3 liters is obtained only with 31 liters of LPG fuel. The operation of this system is also an environmentally friendly way to reduce carbon dioxide emissions. In a season with a lot of solar radiation other than winter, surplus electric power is generated even when the solar battery while the vehicle is not operated for a long time. During this time, reverse transmission is possible through the micro inverter in conjunction with the power grid in the parking area. Also, since the battery is charged without discharging even if the vehicle is not operated for a long time under the solar radiation condition in winter, it can be applied not only to civilian use but also to industrial and military vehicles. In the spring, summer, autumn and winter, we need to conduct further experiments on the demonstration test of the vehicle operation with hybrid power system in various seasons, and further study of the solar cell efficiency and light weight of battery. 매년 영하의 온도로 떨어지는 겨울철이면 어김없이 자주 나오는 방송매체 뉴스의 기사 중 하나는 차량의 배터리 방전에 관한 것이다. 배터리 방전의 원인으로 차량의 시동이 걸리지 않아 보험회사 직원에게 요청하는 경우가 종종 있다. 겨울철 아침에 차량의 시동이 어려운 이유는 영하의 온도에서 배터리의 화학작용 반응이 느려지고 내부저항이 증가하여 전압이 낮아지는 원인이다. 또한 용량도 감소되며 차량의 엔진 부하가 증가되기 때문이다. 경우에 따라서 충전량이 부족하면 충전 후의 용량도 감소한다. 차종에 따라 다르지만 전장부하의 대기전력이 원인으로서 1주일정도 운행하지 않으면 과방전되어 차량의 시동이 걸리지 않는다. 또한 주로 시내만 운행하는 차량의 배터리에서 발생하는 배터리의 황산화 현상이 있다. 장시간 교통 혼잡으로 인하여 엔진이 공회전 상태일 때는 발전량이 10 ~ 30 [%]이고 발전량 보다 소비 전력이 클 때 배터리 충전량이 부족하게 된다. 이 상태를 계속 방치하면 배터리 음극판에 작은 황산염 결정체가 침전물이 조금씩 쌓여 자라게 된다. 이러한 원인으로 내부의 활성물질이 감소하여 전기저항이 커지며 배터리 용량도 감소하게 된다. 일반적으로 내연기관 차량은 전장부하의 전류가 증가함에 따라 차량의 ECU는 이를 감지하여 알터네이터의 계자코일에 인가하는 전압을 증가하도록 한다. 이때 엔진의 RPM은 증가하므로 발전전압도 상승하며 아울러 연료소모도 증가한다. 최근 스마트 알터네이터 기술을 적용한 차량은 시동 후 알터네이터에서 전력공급을 하는 것이 아니라 배터리에서 전장부하로 전력을 공급한다. 알터네이터가 동작하지 않는 만큼 엔진부하의 부담을 줄이며 연비개선의 효과가 있다. 그러나 차량용 블랙박스와 같은 상시 전장부하를 추가로 연결하거나 단거리만 운행하는 출퇴근 차량은 배터리 방전량이 늘어나 배터리 수명이 줄어드는 단점이 있다. 이러한 문제점들을 개선할 수 있는 방안을 연구하였다. 일사 조건하의 낮 동안에는 태양광발전 전력만으로 차량의 전장부하에 전력을 공급하고 야간에는 알터네이터에서 전력을 공급하도록 하는 하이브리드 발전시스템을 제안한다. 본 논문에서는 기존 경차의 지붕면을 이용하여 발전용량 180 [Wp], 변환효율 21 [%]을 가진 플렉시블 PV 모듈을 설치하고 배터리 충방전 제어기와 알터네이터의 계자 제어회로, 차량용 데이터 수집 장치를 구현하였다. 본 논문의 실험은 경차를 실험대상으로 하였으며 하이브리드 발전시스템의 운용으로 알터네이터의 가동시간을 줄이고 연비개선과 아울러 배터리가 과방전하지 않도록 태양광발전 전력공급으로 배터리 수명을 연장할 수 있는 조건을 부여 하였다. 겨울철 태양의 입사각이 낮은 최악의 일사 조건에서 하이브리드 발전시스템을 설치한 차량으로 서울에서 부산까지 고속도로 400 [km] 거리를 왕복 주행실험을 수행하고, 주행 중의 차량 데이터를 계측하고 OBD-II를 통한 블루투스 통신으로 수집된 차량정보를 바탕으로 분석 하였다. 하이브리드 발전시스템의 변경 전후를 비교하면 1회 LPG 연료 31 [리터] 만충전 시, 3 [리터], 약 14 [%]의 연비를 개선하는 효과가 나타남을 확인하였다. 아울러 이 시스템의 운용은 환경 친화적이며 이산화탄소 배출도 줄일 수 있다. 겨울을 제외한 일사량이 많은 계절에 장기간 차량을 운행하지 않는다면 태양광발전시스템으로 배터리에 만충전하고도 남는 잉여전력이 발생한다. 이 시간 동안은 마이크로 인버터를 통하여 주차 지역의 전력망에 연계하여 역 송전이 가능하다. 또한 겨울철 일사 조건하에서 장기간 차량을 운행하지 않아도 배터리는 방전되지 않고 만충전되는 장점이 있어 민수용 뿐 만 아니라 산업용 및 군사용 차량에도 적용 가능할 것이다. 봄, 여름, 가을, 겨울 4계절의 다양한 상황에서 하이브리드 전원시스템을 장착한 차량 운행의 실증 테스트에 대한 추가적인 실험과 향후 배터리의 고용량 경량화와 태양광 셀 효율의 개선된 연구가 필요하다.