Experimental Assessment of Satellite-based Positioning System for GIS Data Acquisition

SUH, Yongcheol 한국지리정보학회 2003 한국지리정보학회지 Vol.6 No.4

GPS를 대표로 하는 위성측위시스템은 GIS 데이터베이스 구축을 위한 데이터 취득에 있어서 중요한 역할을 하고 있다. 또한 최근의 위성측위 기술의 발전은 보다 빠르고 쉽고 경제적인 방법으로 대상물의 정확한 위치 정보의 취득을 가능하게 하엿다. 그러나 도시공간 환경에 있어서는 수많은 도시공간 구조물들로 인해 측위위성과수신기 사이의 시통이 제한됨으로써 정확한 GIS 데이터베이스 구축에 필요한 신뢰성 있는 위치정보 취득이 곤란하게 된다. 또한 대부분의 GIS 데이터 생성과 갱신의 소요가 도시공간을 중심으로 이루어지고 있음을 고려할 때, 이와 같은 동시공간에서의 위성측위를 통한 위치정보 취득의 곤란은, 정확하고 신속함을 필요로 하는 GIS 데이터 취득에 심각한 문제를 야기하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 실제 도시공간에의 위치정보 취득을 위한 위성측위 환경을 평가하기 위해 차량측정장치를 사용하여 실제 도시공간을 대상으로 현장 실험을 수행하였다. 본 연구를 통하여 기존의 GPS 만을 이용한 위성측위 방식에서는 위치정보 데이터 취득에 한계성이 있다는 것을 파악할 수 있었으며, 이 결과는 향후 새로운 보완 측위 기술 연구분야에서 유용한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다. Satellite-based positioning system such as global positioning system(GPS) has played a major role in data capture technology for constructing GIS database. Recent advances in satellite-based positioning technology have made the task of precisely locating features fast, easy, and inexpensive, and determined their current latitude and longitude. However, there are still situations where satellite-based positioning service will not provide users with desired precision such as in urban environments, that is, the only severe handicap still hampering satellite-based positioning is the well-known problem of restricted satellite visibilities. As the majority of the creation and updating of road and street network are carried out in urban environments, the obstruction problem considerably impedes the wider application of satellite-based positioning. This paper presents the current GPS-based positioning environment for GIS data acquisition in urban areas. A field experiment with measurement vehicle has been performed under varying operational conditions and areas where shading of satellite signal is encountered due to buildings and overpasses with measurement vehicle in order to evaluate the availability of existing GPS-based positioning. We found that the current GPS-base positioning system we used in the study was insufficient for a precise GIS data acquisition. this research would make a contribution for the development of base data to supplementary technology, which can complement the existing GPS-based positioning.

Development of an INS Integrated Autonomous Positioning System for Assisting Effective Fire-fighting Activity

Yongcheol Suh 대한토목학회 2004 KSCE journal of civil engineering Vol.8 No.5

전기 방열기가 온실의 난방에 미치는 영향

윤용철 ( Yongcheol Yoon ),서원명 ( Wonmyung Suh ),임재운 ( Jaewoon Leem ),권순주 ( Soonjoo Kwon ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

오늘날 화훼농민들의 공통적인 당면과제는 고품질 화훼의 다수확과 온실 난방비 절감에 있다. 현재 우리나라의 화훼 농가에서는 동절기 작물을 재배하기 위하여 온풍난방기, 라디에이터, 온수난방, 태양열난방 시스템등을 사용하고 있다. 농가소득을 위해서는 고가의 난방비 부담을 줄이고 병충해 및 질병을 미연에 방지하는 것이 절대적으로 필요하다. 국내 소요 및 수출증대를 위하여 온실난방 에너지 절감 대책이 매우 시급한실정이다. 고품질의 국화를 안정적이며 다기작 주년 생산체제로 생산하기 위해서는 생산비의 절감이야 말로 경쟁력을 향상시키는 첩경이기 때문이다. 본 연구는 경상대학교 교내에 설치되어 있는 1-2W형(길이 20m, 폭11m) 비닐온실에 전기 방열기를 설치하여 국화 재배온실의 난방효과를 검토 하였다. 실험기간동안 최고, 평균 및 최저 외기온은 각각 -3.8∼21.3℃, -5.2∼16.1℃ 및 -12.5∼14.4℃ 정도의 범위로 나타났으며, 온실내 평균상대 습도는 각각 43.5∼98.6% 및 35.2∼100%로 나타났다. 12월부터 2월까지 최저 외기온은 대략 -5.0∼-10.0℃ 전후로 나타났다. 야간의 경우 방열기 직하부의 엽온이 방열기 중간 지점에서 측정한 엽온보다 크게 2∼3℃정도 높게 나타나거나 또는 미미하지만 약간 높게 나타나는 경향이 있었다. 근권부의 경우, 직하부나 중간 지점에서의 온도 차이는 거의 없는 것으로 나타났고, 근권부의 최고온도와 기타 최고 온도의 발생 시점을 보면, 약 2시간정도의 지체 현상이 있음을 알 수 있었다. 그리고 실험기간동안 난방에 소요된 총 소비전력량, 공급에너지 및 총 난방비는 각각 2,800kWh, 2,408,000kcal 및 112,000원 정도였다. 화석연료인 경유로 난방 할 경우 총 난방비는 224,500원 정도였다. 방열기를 이용하여 난방 할 경우, 난방비를 약 50%정도 줄일 수 있을 것으로 판단되었다. 앞으로 방열기를 이용한 온실의 난방의 경우, 난방효과 및 경제성 등을 좀 더 정확히 검토하기 위해서는 방열기가 작물의 생육에 미치는 영향, 방열기의 설치 간격, 높이 등에 대한 검토가 병행되어야 할 것으로 판단된다.

설정온도별 잉여 태양에너지 산정

윤용철 ( Yongcheol Yoon ),서원명 ( Wonmyung Suh ),배용한 ( Yonghan Bae ),권순주 ( Soonjoo Kwon ),임재운 ( Jaewoon Leem ) 한국농공학회 2010 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2010 No.-

본 연구에서는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지를 분석하고, 또한 태양에너지의 적정 축열시스템 설계의 기초자료를 축척할 목적으로 수행하였으며, 표준기상년(TMY: Typical Meteorological Year) 데이터를 이용하여 온실 형태별 설정온도를 변화시켜 잉여 태양에너지 및 소요 난방에너지 변화의 경향을 분석하였다. 동일한 설정온도에서의 잉여태양에너지나 소요 난방에너지를 분석할 경우, 지역이나 온실종류에 따른 에너지의 량을 상대적으로 검토할 수는 있지만, 설정온도의 변화에 따른 에너지의 검토는 불가능하다. 이에 주·야간 설정온도 및 환기설정온도는 각각 2.0℃간격, 3단계로 변화시켰으며 주·야간 온도 중 하나는 일정하게 유지하고 다른 하나를 변화시켰을 경우에는 2.5℃간격, 4단계로 하였다. 온실형태는 07-자동화-1형 및 08-자동화-1형과 07-단동-1형 및 07-단동-3형이며 대상지역은 제주, 광주, 수원으로 하였다. 주·야간 설정온도를 단계별로 증가시킨 경우, 온실형태와 지역별로 잉여 태양에너지는 최대 2.0∼6.9%정도 증가하여 그 증가폭은 미미하지만 다소 완만히 증가함을 알 수 있었다. 그리고 소요 난방에너지는 최대 29.7∼50.0%정도 증가하여 잉여 태양에너지의 증가율 보다 훨씬 큰 폭으로 증가하였다. 환기 설정온도를 단계별로 증가시킨 경우, 자동화 온실은 지역별로 잉여 태양에너지는 최대 -9.9%∼-35.8%정도로 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 단동형 온실은 지역별로 최대 -5.1%∼-13.4%정도로 감소하는 것으로 나타나 자동화 온실에 비해 감소의 폭이 상대적으로 작았다. 또한 소요 난방에너지는 온실형태 및 지역별로 다소 증가하거나 감소하는 경우도 있었지만, 그 영향은 아주 미미한 것으로 나타났다. 주간의 설정온도만 단계별로 증가시킨 경우, 잉여태양에너지는 온실형태와 지역별로 뚜렷한 변화의 경향을 알 수 없었다. 그러나 소요난방에너지의 경우, 온실형태와 지역별로 최대 14.3∼27.9%정도 증가하는 것으로 나타났다. 야간의 설정온도만 단계별로 증가시킨 경우, 잉여 태양에너지는 주간의 설정온도를 변화시킨 경우와 마찬가지로 온실형태와 지역별로 뚜렷한 변화의 경향을 알 수 없었다. 그러나 소요 난방에너지의 경우, 온실형태와 지역별로 최대 40.2∼66.4%정도 증가하는 것으로 나타났다.

온실 설비작동용 태양광발전시스템의 발전성능 분석(Ⅱ)

윤용철 ( Yongcheol Yoon ),서원명 ( Wonmyung Suh ),유영선 ( Youngsun Ryou ),이성현 ( Sunghyoun Lee ),배용한 ( Yonghan Bae ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

본 연구는 온실 운영에 필요한 전력량을 확보함으로서 온실경영비 절감을 목적으로 우선 태양광발전시스템을 온실의 인접한 건물의 옥상에 설치하여 기상상태에 따른 발전량을 실험적으로 검토하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 실험기간 동안 최저온도는 각각 0.4~34.1 -6.1~22.2 및 -14.1~16.7℃ 정도의 범위에 있었다. 실험기간동안(2008. 12. 01~2009. 05. 31) 일사량의 최대, 평균 및 최소 값은 각각 약 28.8MJㆍm^-2, 14,9MJㆍm^-2 및 0.6M Jㆍm^-2 정도였고, 일일 전력량은 각각 약 5.2kWh, 2.5kWh 및 0kWh 이었다. 그리고 누계 일사량과 전력량은 각각 약 2,594.7MJㆍm^-2 및 463.7kWh 정도이었다. 농가에 보급되고 있는 개폐기의 소비전력은 제작회사에 따라 다소 차이가 있지만, 주로 대당 50W 정도이다. 1-2W 온실 2연동의 경우, 온실 한 동에 일반적으로 10개 정도의 개폐기가 필요하고 일일 개폐시간을 중부지방을 기준으로 1시간(농촌진흥청, 2008a) 정도로 산정하면 개폐기 작동에 필요한 전체 전력량은 0.5kWh이다. 따라서 평균전력량 2.5kWh 정도이면 개폐기 작동에는 충분한 것으로 판단된다. 그러므로 본 실험의 경우, 실험에 사용된 어레이 면적을 1/5(1.5㎡) 정도로 감소시켜도 충분할 것으로 판단된다. 또한 온풍난방기의 소비전력도 재배면적, 설정온도 및 연료소모량 등에 따라 다양하지만 소비전력 0.5~12.0kW(20,000~350,000kcalㆍh^-1) 정도가 일반적이다. 전국(강원, 중부 및 제주지역)을 대상으로 하고, 채소, 화훼 및 과수재배용 온실 기준으로 온풍기 연간 작동시간을 보면, 약 300~850시간인 것으로 보고되어 있다(농촌진흥청, 2008a). 이를 기준으로 연간 난방기간을 지역과 작목에 관계없이 약 170일로 보면, 일일 난방기의 작동시간은 약 1.8~5.0시간이다. 따라서 일일 소비전력량을 계산해 보면, 0.9kWh(0.5kW×1.8h)~60.0kWh(12.0kW×5.0h) 정도이다. 따라서 본 실험에 사용된 시스템의 평균값을 기준으로 보면, 온풍기의 용량 및 작동시간이 작은 경우 (제주도, 채소재배)는 충분하지만 큰 경우는 부족한 것으로 나타났다. 온풍기의 용량이 큰 경우, 어레이 면적이 현재의 약 3배인 약 21㎡ 정도이면 평균 전력량으로 충분할 것으로 판단된다. 여기서는 안전을 고려하여 평균 전력량으로 비교하였기 때문에 축전지와 인버터 등을 설치하면 전력 손실이 발생되지만, 실제로 개폐기와 온풍 난방기에 소요되는 전력량을 얻기 위해서는 앞에서 제시한 어레이 면적보다 다소 감소할 것으로 판단된다. 이와 같은 내용은 좀 더 면밀한 분석을 실시한 후, 경제성 분석도 하여야 할 것으로 판단되지만, 이 부분에 대해서는 1년 정도 실험을 실시하고 추후에 보고할 예정이다. 어레이의 온도가 높아지는 한 여름철에는 일사량에 비례해서 발생 전력이 증가하지 않은 것으로 나타났지만, 현재까지 실험결과로 보면, 두 인자 간에 상관계수가 0.84정도로 상관관계가 높은 것으로 나타났다.

온실내 잉여 태양에너지 산정(Ⅱ)

서원명 ( Wonmyung Suh ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ),유영선 ( Youngsun Ryou ),이성현 ( Sunghyoun Lee ),배용한 ( Yonghan Bae ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

본 연구에서는 주간동안 온실 내에서 발생되는 잉여 태양에너지를 분석하고, 또한 잉여 태양에너지를 축열 할 적정 축열시스템 설계의 기초자료를 축척할 목적으로 두 가지 온실형태에 대해서 잉여 태양에너지를 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 두 종류의 TMY 자료를 검토 결과, 자료에 관계없이 월별이나 연간 온도나 일사량의 특성 치만으로는 지역 간의 뚜렷한 차이점을 발견하기가 쉽지 않다. 특히 온실과 같은 구조의 경우, 난방에너지가 동절기에 집중되는 관계로 가급적 짧은 시간 간격별로 열적 평형상태를 분석하여, 일별, 월별, 그리고 전체 작물 재배기간 동안의 열적거동을 살펴보는 것이 에너지 관리측면에서 합리적일 것이라 판단된다. 1-2W형 온실의 경우, 지역에 관계없이 설정온도나 환기조건을 동일하게 하였지만, 온실에서 작물의 광합성 및 증발산 형태로 소비되는 에너지를 비롯하여 주야간의 난방 설정온도, 커튼의 유무 및 보온효과, 특히 고온 장애 극복이나 최적 재배 온도에 맞추기 위해서 과연 어느 정도의 온도를 환기 설정온도로 할 것인가에 따라 잉여 태양에너지의 규모가 크게 변할 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 난방열 측면에서는 수원의 1,337.2GJ 에 비해, 광주와 제주는 각각 1,18.1GJ 및 768.5GJ 로서, 수원지역 대비 광주지역은 76.1% 제주지역은 57.5%에 불과함을 알 수 있다. 한편 잉여열의 측면에서는 수원의 1,186.8GJ 에 비해, 광주와 제주는 각각 1,315.0GJ 및 1,339.85GJ 로서, 수원지역 보다 광주지역은 11% 제주지역은 13% 정도 크다는 것을 알 수 있다. 또한 온실 내에서 흡입되는 태양광의 양을 비롯하여 온실에서 작물의 광합성에 이용되거나 열복사나 피복표면 대류열 등으로 손실되는 열량 역시 지역별로 현저한 차이가 있음을 알 수 있다. 단동온실의 경우, 각 월별에 따라 에너지 수지가 상당한 차이를 보였지만, 계절 전체적으로는 온실의 총에너지 투입량의 85.0%가 태양에너지이고 난방에 의한 에너지 투입량은 전체에너지의 15.0%에 불과하였다. 한편 온실에 투입된 에너지가 작물의 광합성이나 증발산 등에 이용되는 기타 26.4%를 제외한 너머지 73.6% 중에서 44.2%가 온실의 표면을 통해 복사열 형태로 빠져나가는 것을 알 수 있고, 또한 환기 등으로 제거되는 열량, 즉 잉여 태양에너지 형태를 띠는 것이 전체 에너지 손실량의 25.2%임을 알 수 있다. 난방 소요량은 12월에서 익년 2월까지 3개월 동안에 총 난방 에너지의 67.6%가 집중되는 반면에 같은 기간 동안에 잉여 태양에너지는 연간 총량의 19.4%에 불과하므로 잉여열을 온실난방으로 직접 전환하는 데 제한적 여건임을 알 수 있었다. 단지, 12월부터 익년 2월까지 3개월 동안의 불리한 상황 하에서도 난방열의 28%(12월)에서 85%(2월)정도를 잉여열로서 보충할 수 있었다.

태안 시설원예단지의 환경조절 계획

서원명 ( Wonmyung Suh ),윤용철 ( Yongcheol Yoon ),허해준 ( Haejun Heo ),곽철순 ( Cheulsoon Kwak ),배용한 ( Yonghan Bae ) 한국농공학회 2009 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2009 No.-

본 연구에서는 태안지역에 조성될 온실의 냉ㆍ난방, 환기, 탄산가스, 환경제어시스템, 및 신재생에너지 등에 대하여 이론적으로 검토하고, 또한 냉ㆍ난방 및 환기를 중심으로 환경조절과 설비계획에 대하여 검토하였다. 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 태안지역의 30년 기상자료(1979. 1~2008. 12)를 검토한 결과, 최저 외기온은 2001년 1월 7일에 발생하였으며 -18.7℃였고, 최고 외기온은 1994년 7월 24일에 발생하였으며 36.7℃로서 최대난방부하는 39,011MJ/h(2001년 01월 14일 22시)로 나타났으며, 최대냉방부하는 88,562MJ/h(2001년 08월 16일 15시), 최대환기열량은 138,639MJ/h(2000년 09월 04일 14시)로 나타났다. 최대난방부하를 이용하여 온수난방기의 용량을 산정해보면, 약 11,702,000kcal/h정도였고, 10ha 온실에 대하여 온수난방기 설치비용을 산정하면 약 22억원 정도였다. 수직형 지열히트펌프를 설치하는 것으로 가정하여 총 소요 냉동톤이 약 3,000USRT로서 200USRT×15대 정도 설치하여야 하는 것으로 나타났다. 이 모델의 가격이 134,200천원/대 인 점을 고려하면, 시공비 및 부대 시설비를 제외하고 히트펌프의 총 가격만 약 20.13억원정도 소요될 것으로 조사되었고, 시공비 및 부대 시설비를 포함하여 총 공사비는 약 170억원정도 소요될 것으로 조사되었다. 평판형 태양열 집열기의 경우, 10%(바닥면적 1ha 기준)만 부담할 경우, 집열기의 집열면적은 324 ㎡ 정도였고, 총비용은 약 3억원 정도 소요되는 것으로 조사되었다. 평판형 태양열 집열기의 경우, 10%(바닥면적 1ha 기준)만 부담할 경우, 집열기의 집열면적은 324 ㎡ 정도였고, 총비용은 약 3억원 정도 소요되는 것으로 조사되었다. 냉방의 경우, 에어쿨 2축 펌프를 3,000평에 설치할 경우, 총 소요비용은 약 1억 2천만원정도 소요될 것으로 조사되었다. 냉각에 사용되는 것은 터보연무기로써 3,000평에 설치할 경우, 약 1억원정도 소요될 것으로 나타났다. 태양열 이용시 손익분기점은 태양열 이용률을 10, 20, 50 및 100%로 가정할 경우에 20년이 경과한 경우에 비용-편익의 누계가 -19,345만원, -63,493만원, -337,296만원 및 -985,042만원이 되므로 결국 20년이 경과하여도 총 투자비를 회수할 수 없는 것으로 나타났다. 지열 히트펌프 이용률을 10, 20, 50 및 100%로 가정할 경우에 각각 약 4년, 3년, 3년 및 6년 정도로 나타났고, 20년이 경과한 경우에 비용-편익의 누계는 각각 +244,949만원, +667,252만원, +1,635,387만원 및 +1,154,941만원이 되어 지열 히트펌프 이용률이 50%인 경우가 가장 유리하게 나타났다. 태양열과 지열 병용시 손익분기점은 태양열과 지열 히터펌프의 이용 비율을 태양열 10% + 지열 히터펌프 10%, 태양열 20% + 지열 히터펌프 20%, 태양열 50% + 지열 히터펌프 50%로 가정할 경우에 각각 약 10년, 8년 및 11년 정도로 나타났고, 20년이 경과한 경우에 비용-편익의 누계는 각각 +199,398만원, +535,101만원 및 +783,710만원으로 나타났다. 따라서 손익분기점은 태양열 20% + 지열 히터펌프 20%인 경우가 가장 유리하고 비용-편익의 누계는 태양열 50% + 지열 히터펌프 50%인 경우가 가장 유리하게 나타났다.

Loss Analysis and Comparison of High Power Semiconductor Devices in 5MW PMSG MV Wind Turbine Systems

Lee, Kihyun,Suh, Yongsug,Kang, Yongcheol The Korean Institute of Power Electronics 2015 JOURNAL OF POWER ELECTRONICS Vol.15 No.5

This paper provides a loss analysis and comparison of high power semiconductor devices in 5MW Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) Medium Voltage (MV) Wind Turbine Systems (WTSs). High power semiconductor devices of the press-pack type IGCT, module type IGBT, press-pack type IGBT, and press-pack type IEGT of both 4.5kV and 6.5kV are considered in this paper. Benchmarking is performed based on the back-to-back type 3-level Neutral Point Clamped Voltage Source Converters (3L-NPC VSCs) supplied from a grid voltage of 4160V. The feasible number of semiconductor devices in parallel is designed through a loss analysis considering both the conduction and switching losses under the operating conditions of 5MW PMSG wind turbines, particularly for application in offshore wind farms. This paper investigates the loss analysis and thermal performance of 5MW 3L-NPC wind power inverters under the operating conditions of various power factors. The loss analysis and thermal analysis are confirmed through PLECS Blockset simulations with Matlab Simulink. The comparison results show that the press-pack type IGCT has the highest efficiency including the snubber loss factor.

Development of Realtime GRID Analysis Method based on the High Precision Streaming Data

Lee, HyeonSoo,Suh, YongCheol 한국측량학회 2016 한국측량학회지 Vol.34 No.6

GNSS Bouy 표척관측에 의한 연안해역 수직기준면 설정에 관한 연구

노재영(Jaeyoung Roh),서용철(Yongcheol Suh) 대한공간정보학회 2018 한국지형공간정보학회 학술대회 Vol.2018 No.5