Flexible, Transparent, High-performance Multifunctional Electro-optical Bio-interfaces using Ultrathin Gold Films

Duhee Kim DGIST 2026 국내박사

고압배수펌프장 보호협조 개선사례에 대한 연구

이현 전남대학교 산업대학원 2014 국내석사

전기설비의 규모가 확대되고 병렬, 타이차단기를 이용하여 운전하는 경우가 많아짐으로서 고장전류가 증대되고 이에 따른 설비사고가 대형화되고 있고 전기화재로 이어져 많은 국민의 생명과 재산에 막대한 피해를 입히고 있어 그에 대한 대책의 일환으로 국제전기기술위원회(IEC)에 적합한 전력계통해석 전문프로그램을 활용하여 설계에 적용하는 것이 매우 중요하다고 생각된다. 수변전설비 계통은 체계적 분석과 운용관리가 어려운 실정이다. 특히 대규모 산업용 공장이나 배수펌프장의 경우는 순시전압강하와 계통의 취약부분 및 과부하 등에 의해 전동기 부하의 과도특성 해석 및 보호계전기의 오동작·오부동작의 체계적인 분석이 필요하다. 본 연구에는 기존 일반적인 계산에 의한 고압배수펌프장의 고장전류검토와 차단기, 케이블, 전압강하, 순시전압강하를 검토하여 전력계통해서프로그램을 적용함으로써 기존 계산에 의한 설계의 문제점을 확인하고 국제전기기술위원회(IEC)에 적합한 설계를 함으로서 적정한 전력설비를 선정하고 보호협조를 개선해주어 전기설비에 의한 화재사고, 감전사고, 설비사고를 예방하는데 기여하고자 한다.

일가 카보네이트계 재료에 따른 OLEDs의 전기적·광학적 특성에 관한 연구

김승태 광운대학교 2014 국내석사

유기 발광 디스플레이 소자(Organic Light-Emitting Diodes : OLEDs)는 기존의 기술을 대체할 차세대 디스플레이로서 많은 주목을 받고 있다. OLEDs는 발광 물질의 선택에 따라 평면 디스플레이 소자로 응용이 가능하고 다양한 장점을 가지고 있다. 최근 1족 원소 중 알카리 금속 카보네이트 계열(carbonate series)의 물질을 얇은 박막으로 삽입하여 효율 개선에 기여하는 것으로 보고되어 있다. 그리고 투명전극으로 ITO는 가장 많이 사용되고 있으나 아직도 많은 문제점이 지적되고 있다. 우리는 계면특성을 개선하기 위하여 금속 전극과 유기 계면의 특성을 개선하기 위하여 전공 주입 재료로 Teflon Amorphous Fluoropolymer (Teflon-AF)를 사용하여 소자의 구동 특성과 발광 효율을 개선하기 위하여 지속적인 연구를 하고 있다. 본 논문에서는 전자주입물질의 변화를 통해 OLED 소자를 만들어 특성을 조사하였다. 표면의 거칠기 변화를 보기 위해서 AFM을 이용하였다. 1가 카보네이트계 알카리 금속재료에 따른 OLEDs의 전기적·광학적 특성을 연구하기 위해 기본 구조인 1층 구조 소자 ITO/Alq3/Al을 제작하였고 정공주입 물질인 Teflon-AF을 삽입한 2층 구조 소자 ITO/Teflon-AF/Alq3/Al, 전자주입 물질인 Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3를 삽입한 2층 구조 소자 ITO/Alq3/Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3/Al를 제작하여 기본 1층 구조 소자와 비교하였으며 3층 구조 소자 ITO/Teflon-AF/Alq3/Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3/Al, 4층 구조 소자 ITO/Teflon-AF/NPB, TPD, α-NPD/Alq3/Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3/Al, 5층 구조 소자 ITO/Teflon-AF/α-NPD/Alq3/BCP/Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3/Al를 제작하고 평가 및 비교·분석하였다. 비교·분석한 결과 다음과 같은 전기적·광학적 특성을 확인하였다. 1층, 2층, 3층, 4층 그리고 5층 구조 소자를 제작하여 각각 전류밀도, 휘도, 발광효율, 외부양자효율 특성을 측정하였다. 정공주입층과 전자주입층의 두께비율은 4 : 1일 때 최적의 조건을 찾았으며 전자주입층으로 쓰이는 1가 카보네이트계 알카리 금속 물질 세 종류에서 효율적인 측면으로는 Cs2CO3가 가장 우수한 결과를 얻었다. 또한 전자주입 물질이 적층된 세 구조 모두 휘도와 전류밀도 특성은 층의 구조가 증가할수록 효율이 향상 되는 것을 확인하였다. 이것은 각 층에 삽입된 유기물질이 에너지 장벽을 낮추어 정공과 전자의 이동을 용이하게 하여 낮은 전압에서도 정공과 전자의 재결합을 향상시키기 때문이다. Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs) have attracted much attention as a next generation displays, which are able to replace the current existing technology. OLEDs can be applied to flat-panel display with a proper choice of emissive materials and have various advantages. OLEDs emit characteristic light by a recombination process of injected electrons and holes when the voltage is applied to the device which is made of several organic layers between the anode and cathode. It was firstly found in single crystal. Recently, it has been reported on the improvement of efficiency of the OLEDs by introducing thin layer of some carbonate materials of alkali metal. ITO is widely used as a transparent electrode, but many problems have been still pointed out. We are continuously studying on the improvement of operating characteristics and efficiency of the device with a use of teflon amorphous fluoropolymer (Teflon-AF) by improving the interface between the metal electrode and the organic layer. In this paper, we maded an OLED device through the change of the electron injection material characteristics were examined. Was used AFM to see the change in surface roughness. In order to study the electrical and optical properties of OLEDs monovalent alkali metal carbonate series material, to made an one-layer structure element ITO/Alq3/Al a basic structure. Two-layer structure device ITO/Teflon-AF/Alq3/Al inserted a Teflon-AF is a hole injection material, ITO/Alq3/Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3/Al two-layer structure device inserted an Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3 an electron injection material, to prepare was compared with the one-layer structure basic device. ITO/Teflon-AF/Alq3/Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3/Al, three-layer structure device, Four-layer structure device of ITO / Teflon-AF / NPB, TPD, α-NPD/Alq3/Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3/Al, ITO/Teflon-AF/α-NPD/Alq3/BCP/Na2CO3, Li2CO3, Cs2CO3/Al five-layer structure device, to prepare was evaluated and compared and analyzed. Result of the comparison and analysis, it was confirmed electrical and optical properties, such as the following. To prepare a structure device of the one-layer, two-layer, three-layer, four-layer, five-layer was measured current density of each, luminance, luminous efficiency, the external quantum efficiency characteristics. The ratio of the thickness of the electron injection layer and the hole injection layer was search for conditions when it is 4 : 1. In aspect efficient, that is used as an electron injection layer results were obtained Cs2CO3 is the best in the three types of monovalent alkali metal carbonate series material. The current densities obtained in the Luminance of both the structure of the three electron injecting material are stacked, it was confirmed that the efficiency is improved as the structure of the layer is increased. This facilitates the movement of holes and electrons organic material is inserted into the floor to lower the energy barrier, which is because improving the recombination of holes and electrons even at a low voltage.

건축물 피뢰설비 안정성 평가를 위한 인하도선 전기적 연속성 측정 장치에 관한 연구

이윤걸 숭실대학교 대학원 2020 국내석사

본 논문에서는 건축 피뢰시스템의 안전성평가를 위한 전기적연속성 측정 장치 개발에 관한 연구에 대해 기술하였다. 낙뢰에 의한 전기전자 설비의 오동작 및 고장사고는 안정적인 전원공급을 위협하는 위험요소로 국내에서도 이와 관련된 사고가 빈번히 발생하고 있다. 국내에서는 2011년 자연재해대책법이 발효되었으며 낙뢰 역시 자연재해의 요인으로 규정하고 있어 주요 공공 시설물에서는 이에 대한 보호대책 수립 및 점검이 필요하다. 피뢰시스템은 국제 기술표준 IEC 62305 Protection against lightning에 규정되어 있으며 건축구조물의 피뢰대책 수립은 설계 단계에서부터 반영되어 완벽한 본딩 시스템이 구축되어져야 하며 주기적인 예방 점검이 필요하다. 본 연구에서는 피뢰설비 안전성 진단의 일환으로 건축구조물의 전기적 연속성 측정 장치에 관한 연구를 수행하였다. 피뢰시스템은 수뢰부에 뇌격 시 이를 인하도선과 접지시스템을 통해 뇌격전류를 대지로 방류하기 위한 것으로 구조물의 최상부에서 접지시스템까지의 전기적 연속성에 대한 검증이 필요하다. IEC 62305에 의하면 철근콘크리트 구조물에서 최상부와 지표사이의 전기적 연속성을 측정하며 10[A]의 시험전류로 측정하여 저항이 0.2[Ω]이하로 유지하도록 규정하고 있다. 이를 위해 10[A]급의 정현파 전류를 주입하여 피뢰설비의 전기적 연속성을 평가하기 위한 측정시스템을 임베디드 기반 하드웨어로 설계하였다. 전기적 연속성 측정 장치의 시험전류 생성부는 D/A변환기와 전류 증폭용 앰프회로의 조합으로 구성하였으며 설계된 최대 저항 측정 범위인 3[Ω] 까지 10[A]의 정현파 정전류를 유지하며 측정됨을 확인하였으며 IEC 62305 규격의 시험규격에 부합함을 확인하였다. 단순히 저항을 측정하는 방식에서 저항성분과 리액턴스 성분을 측정하여 임피던스로 분석하는 방안을 제시하였으며 이는 피뢰설비의 뇌격전류와 같은 고주파 성분이 포함된 시설물의 안전성 평가에는 기존의 방법 보다 신뢰성 있는 방안으로 판단된다. 측정의 정확도를 개선하기 위해 측정 리드선의 영향을 배제하고 4단자 식 측정을 2단자 식 측정으로 간소화하는 기능을 구현하였다. 2단자 식 측정 기법으로 측정 시, 측정용 장거리 리드선에 따른 측정 오차를 개선하기 위해 리드선의 임피던스를 먼저 측정하여 보상하는 방식을 제안하였다. 이를 통해 기존의 4선식 측정방식에 비해 동등한 정확도를 유지하면서 현장에서 사용 시 작업 효율성의 개선효과가 있다고 판단된다. 저 저항 측정에 대한 공인 시험 결과 교정된 측정 장치와 시제작된 측정 장치로 측정된 값이 거의 일치함을 확인하였으며 개발품의 저항 측정 정확도를 입증하였다. 시제작된 측정 장치를 이용하여 현장에서 기존 상용 측정 장치와 비교 측정한 결과 유사한 결과 값을 나타냄을 확인하였다. 또한 기존 상용 장치에서는 분석이 불가능한 저항성분과 리액턴스 성분에 대한 측정도 가능함을 확인하였다. 이를 통해 건축물에서 인하도선 또는 금속 구조물로 구성되는 피뢰시스템의 특성을 임피던스로 분석하기 위한 기본 자료 확보가 가능하며 피뢰설비의 안전성 검증 및 대책 수립에 효과적인 데이터를 제공할 수 있다. 이상의 연구를 통해 건축물 피뢰시스템의 안전성 평가를 위한 전기적 연속성 측정 장치를 구현하였으며 현장 적용을 통해 유효성을 확인하였다. This paper has studied the electrical continuity measurement system for the safety evaluation of the lightning protection system of building. Malfunctions and accidents in electrical equipment caused by lightning strike are a risk factor for stable electrical environment. In Korea, the Natural Disaster Countermeasures Act came into effect in 2011, and lightning strikes are also a factor in natural disasters, so major public facilities need to establish and check their countermeasures. The lightning protection system is defined in the international technical standard IEC 62305 "Protection against lightning", and the establishment of lightning protection measures for building structures should be reflected from the design stage, and a perfect bonding system should be built and periodical preventive checks are required. In this study, the electrical continuity measuring device of the building structure was studied as part of the safety diagnosis of the lightning protection system. The lightning protection system is for discharging lightning current to ground through the down-conductor wire and grounding system. It is necessary to verify the electrical continuity from the top of the structure to the grounding system. According to IEC 62305, the electrical continuity between the top and the ground in reinforced concrete structures is limited below 0.2Ω. at 10A of test current. For this purpose, a embedded system for evaluating the electrical continuity of the lightning protection system by using a 10A current was designed. The test current generator part was composed of D/A converter and current amplifying amplifiers and it was confirmed that the sine wave constant current of 10 A is maintained up to the maximum resistance measurement range of 3 Ω. Also it is suggested to measure the resistive component and reactance component instead of only measuring the resistance of structure. Because this method is more reliable than the existing method to evaluate the safety of the facility including the high frequency component such as lightning current. In order to increase the accuracy of the measurement, the function of excluding the influence of the measurement lead wire and simplifying the 4-terminal measurement to the 2-terminal measurement is implemented. Compensating method was suggested to reduce the measurement error by the long-distance lead wire. As a result of the official test for low resistance measurement, it was confirmed that the value measured by the calibrated measuring device and the manufactured measuring device was almost identical and the resistance measurement accuracy of the developed product was proved. It was confirmed that the result of the comparative measurement in the field using the prototype measuring device showed similar result value. In addition, it was confirmed that the measurement of the resistance component and reactance component that cannot be analyzed in the existing commercial equipment. Through this, it is possible to secure basic data for analyzing the characteristics of the lightning protection system composed of down-conducting wires or metal structures and to provide effective data for safety verification and establishment of measures for lightning protection facilities. Through the above studies, the electrical continuity measuring device for safety evaluation of building lightning protection system was implemented and its validity was verified through on-site application.

전기복합 추진어선용 PMSGM 운전 및 형상 최적 설계를 위한 다중목적 최적화 프로세스 적용에 관한 연구

문형준 한국기술교육대학교 일반대학원 2025 국내박사

With the rising global attention to environmental concerns, preservation strategy for air quality has become critical tasks. In response, the IMO(International Maritime Organization) has expanded standards and tightened environmental regulations to reduce the emission of air pollutants (NO2, NOx, SOx) from ships. In response to these issues, eco-friendly electric hybrid propulsion boats are emerging as viable solutions. This study proposes a multi-objectives optimization process using FEM(Finite Element Method) solver to achieve optimal design for geometric dimensions and operational characteristics of electric motors used in coastal fishing boats operations. Additionally, the developed codes are introduced to link FEM to the optimization program and automate the procedures between FEM and the optimization program to apply the proposed optimization process seamlessly. The electric motor that considered on the contents of manufacture was optimized on the geometrical dimensions and operational characteristics using the proposed optimization process. By utilizing the FEM solver and GRSM(Global Response Surface Method), the optimization process was able to accurately calculate eddy current losses in the segmented permanent magnets and core losses, which are typically challenging to assess in designs using LPM. Additionally, the induced current and control angle were obtained for optimal operation according to operating mode by modeling equally the layer shape and dimensions of rotor as manufacturing model. A prototype was made based on the optimized design, and performance tests was conducted. The test results showed similarly between the designed specifications and measured values, including stator winding resistance and back EMF at no-load. This study confirms that the proposed multi-objective optimization process enables the optimal design of geometrical dimensions and operational characteristics by each mode for electric motors in hybrid propulsion boats, with potential applications for developing various electric motor specifications in the future. 지속적으로 증가되고 있는 환경에 대한 관심과 더불어 대기환경의 보전대책이 중요한 과제로 인식됨에 따라 선박 분야에 있어 국제해사기구(IMO : International Maritime Organization)에서는 선박에서 배출되는 대기오염 물질(NO2, NOx, SOx) 배출 저감에 관한 기준을 다양화하고 환경 규제를 강화하고 있으며 2030 온실가스 감축 기본 로드맵에 따라 친환경 추진기술의 개발이 요구되고 있다. 국내의 연근해 어선은 디젤기관을 사용하고 있어 대기오염 물질의 배출이 높고 낮은 에너지 효율과 높은 유지 비용 및 대기 오염 배출이 높은 것을 특징으로 한다. 이러한 현실에서 친환경 전기복합 추진어선이 해결책으로 부각되고 있다. 전기복합 추진어선은 추진시스템으로 기존의 디젤엔진과 전기모터를 적용하여 엔진 및 연료탱크의 용량을 줄일 수 있으며, 운항 패턴에 따라 배터리를 활용한 충, 방전 운전으로 에너지 효율의 최적화가 가능하다. 따라서 디젤엔진, 기어박스, 전기모터, 인버터, 배터리 시스템으로 구성된 전기복합 추진시스템의 핵심 추진체인 전기모터 설계기술의 확보가 중요시된다. 연안 어선은 조업과 운항을 동시에 고려해야 하며 이는 어선의 공간적 제약을 의미한다. 따라서 출력밀도가 높은 PM 전동기가 주로 고려되며 정해진 공간내에서 어선에서 요구되는 출력으로 전동기 또는 발전기로 동작이 가능한 전기모터를 설계하는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 연근해 어선의 운영을 위한 전기모터의 운전 특성 및 형상 치수 최적 설계를 위해 FEM(Finite Element Method) 솔버를 이용한 다중 목적함수에 대한 최적화 프로세스를 제안한다. 또한, 제안된 최적화 프로세스를 적용하기 위해 FEM과 최적화 프로그램간의 연동과 사용 절차들을 자동으로 수행할 수 있도록 개발한 코드를 소개한다. 전기복합 추진어선용 전기모터에 대해 집중변수모델(LPM)과 유전알고리즘(Genetic Algorithm)을 기반으로 한 최적화 설계 결과를 기준 모델로 선정하고 제안된 최적화 프로세스를 적용하여 운전 특성 및 형상 치수 설계 최적화를 수행하였으며, 두 프로세스에서 도출한 각각의 최적 설계 결과를 FEA(Finite Element Analysis)로 비교 검증하였다. 제안된 최적 설계 프로세스로 전기모터의 형상 치수와 운전 특성에 대하여 제작을 고려한 최적 설계를 수행하였으며, FEM 솔버와 전역반응표면법을 사용하여 LPM을 이용한 최적 설계에서는 정확한 계산이 어려운 분할된 영구자석의 와전류 손실과 철손실을 계산할 수 있었고 회전자 레이어 형상과 치수를 제작도면과 동일하게 모델링 하여 모드별 최적 운전을 위한 입력 전류와 제어각을 도출할 수 있었다. 최적 설계 결과를 제작하여 특성 시험을 통하여 고정자 권선의 저항 측정과 무부하 역기전력 측정에 대해 설계와 시험 결과가 유사함을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 제안된 다중목적 최적화 프로세스를 활용하여 전기복합 추진어선용 전기모터의 형상 치수 및 모드별 운전 특성의 최적 설계가 가능함을 확인하였으며 향후 다양한 사양의 전기모터의 개발에 적용 가능할 것으로 기대한다.

자동차운행현황을 이용한 전기자동차 사용전력량 및 충전설비 예측

윤경하 대진대학교 대학원 2012 국내석사

EV(Electric Vehicles) is very important that soaring oil price, limiting carbon dioxide emissions and distributed power at smart grid. And Load forecasting is very important for power system analysis and planning too. Because electricity is not possible to save. And frequency is fluctuation production and consumption's balance. This is can't using that high-quality electricity. This paper suggests a annual load forecasting by using trend method with considering peak load. Each yearly peak load is normalized and the average value is calculated. The new hourly peak load is forecasted by using average value and annual peak load. And then, this paper calculate simultaneous charge rate by using EV's charge pattern. As a result, home charger quantity is 52% degree from the 65% all quantity of EV. And rapid charger's efficient intallation needs 0.65% of all quantuty EV. As a result, load factor will be better when spread EV more than non-spread EV. 전기자동차는 유가폭등과 이산화탄소 배출량 제한 및 스마트그리드에서의 분산전원으로써의 역할 등의 이유로 매우 중요시 되고 있다. 또한 수요예측 또한 전기의 특성상 대용량의 전기는 저장을 할 수 없고 수요와 공급이 맞지 않으면 주파수가 변동하게 되어 고품질의 전기를 공급할 수 없게 된다는 이유로 매우 중요하다. 전기자동차가 사용할 전력량이 전체 전력량 중 얼마나 차지하게 될지 예상하는 것 또한 안정적인 전력사용을 위해서 매우 중요하다. 본 논문에서는 전기자동차의 충전패턴을 이용하여 동시충전률을 구하였다. 이를 이용하여 홈 충전기 대수를 예측한 결과 전체 전기자동차 대수의 52~65%정도의 충전기를 설치하면 효율적일 것이다. 홈 충전기 외에 급속충전기는 전체 자동차대수 대비 0.65%정도가 설치되면 효율적일 것이다. 그에 따라 사용되는 전력량을 구하였으며 전력수요예측을 실시하여 연단위로 전기자동차를 사용하였을 때 총 전력사용량을 구한 결과 전기자동차 보급 및 사용시 전기자동차를 사용하지 않을 때와 비교해 보았을 때 피크값이 올라가는 것에 비하여 평균부하의 값이 많이 올라가 부하율이 높아지므로 전기자동차 사용만으로도 효율적인 전력사용이 가능 할 것으로 예상하였다.

마일드 하이브리드 전기자동차용 복합형 에너지 저장시스템의 효율 및 수명 개선에 관한 연구

이백행 漢陽大學校 大學院 2009 국내박사

고유가 시대의 도래와 기후변화 협약에 따른 온실가스 저감 노력 등의 일환으로 화석연료의 소비를 줄일 수 있는 대표적인 환경 친화적 자동차인 하이브리드 자동차의 도입이 미국, 일본 등을 중심으로 꾸준히 증가하고 있다. 1997년 일본 도요다 자동차에서 최초로 하이브리드 자동차를 시장에 선보인 이후, 세계적인 환경규제 및 환경친화적인 자동차에 대한 시장의 요구에 효과적으로 대응하기 위하여 다양한 형태의 하이브리드 전기자동차에 대한 개발이 진행되어 왔다. 이 중 가격대비 성능 측면에서 상대적인 강점을 가지는 마일드 타입의 하이브리드 시스템은 Idle Stop-start, Launch Assist 또는 Power Boost, 회생제동 (Regenerative Braking) 등의 기능을 채용하여, 2002년 일본 도요타에서 Crown 3.0 모델에 세계 최초로 적용되어 판매되기 시작하였다. 이어서 2004년 미국에서 GM이 Sierra와 Silverado 모델에 마일드 하이브리드 시스템이 적용되었고, 2006년에는 Saturn VUE 모델로 확대 적용되어 판매되었다. 하이브리드 전기자동차는 구동 동력원으로 내연기관과 함께 배터리의 전기에너지 사용하는 구조를 갖고 있으며, 이에 따라 보다 효율적인 차량 운용 및 연비 개선을 위해서는 구동장치에 전기에너지를 공급하거나 혹은 발전장치로부터 생성된 에너지의 저장을 담당하는 에너지 저장시스템을 적절히 구성되는 것이 중요하게 되었다. 즉, 하이브리드 전기자동차의 연비 및 주행 성능은 에너지 저장장치의 성능 및 효율과 직접적인 상관관계가 있기 때문에 구성된 하이브리드 시스템에 적합한 에너지 저장장치의 선정과 구성이 요구된다. 따라서 Idle Stop-start, Launch Assist, 회생제동 등의 기능을 갖는 마일드 하이브리드 전기자동차에서도 우수한 출력 및 효율 특성을 가지며, 빈번한 대 전류 충•방전 조건 하에서도 사이클 수명 및 사용기간을 보장할 수 있는 에너지 저장장치가 요구되고 있다. 현재 시장에 판매되고 있는 하이브리드 전기자동차의 에너지 저장장치에는 대부분 니켈-금속수소화물 배터리 (Ni-MH Battery, Nickel-Metal Hydride Battery)가 사용되고 있으나, 마일드 하이브리드 시스템의 경우는 상대적으로 가격 경쟁력이 있고 안정성이 우수한 납산 배터리 (Lead-acid Battery)가 활용되고 있다. 마일드 하이브리드 시스템은 초기 차량 비용 상승을 최소화하면서도 Idle Stop-start 나 회생제동과 같이 상대적으로 연비개선에 기여하는 효과가 큰 기능을 주로 수행하도록 설계된 시스템이기 때문에, 에너지 저장장치로 경제성이 우수한 납산 배터리가 채용되고 있는 것이다. 그러나 납산 배터리는 대전류 충•방전에 따른 수명 저하 문제, 낮은 운용 효율 및 저온시동 능력 등에 대해 개선될 필요성이 꾸준히 제기되어 왔다. 이러한 납산 배터리 사용에 따른 문제들을 해결하기 위한 다양한 방안이 지속적으로 연구되어 왔으며, 특히 밀폐형 납산 배터리 (VRLA, Valve Regulated Lead Acid)의 수명 특성 개선에 대한 연구와 울트라커패시터를 활용하여 에너지 저장의 수명 및 효율을 개선하는 방안들에 대한 연구들이 꾸준히 진행되고 있다. 본 논문에서는 마일드 하이브리드 전기자동차에 적용 가능한 에너지 저장장치로 밀폐형 납산 배터리와 울트라커패시터 모듈을 사용하고, 차량의 운행 상황이나 배터리와 울트라커패시터 모듈의 상태 등에 따라 두 에너지 저장장치를 선택적으로 사용할 수 있는 구조의 복합형 에너지 저장시스템을 구성하였다. 또한 제안된 복합형 에너지 저장시스템이 기존 에너지 저장장치가 지녔던 성능 및 수명 특성, 저온 시동 특성 등의 문제를 개선할 수 있도록 성능개선을 위한 최적 알고리즘을 제안하였다. 제안된 성능개선 알고리즘이 적용된 에너지 관리장치를 개발하여 복합형 에너지 저장시스템에 적용하였으며, 실제 차량의 운행 상황을 모사할 수 있는 충방전 평가 벤치를 구축하고 정립된 절차에 따른 성능평가 시험을 수행하였다. 수행한 성능평가 결과로부터 제안한 성능개선 알고리즘을 갖는 복합형 에너지 저장시스템이 마일드 하이브리드 전기자동차의 에너지 저장장치로 적용 시, 수명 및 효율 특성 등에 개선 효과가 있음을 확인하였다.

자가용 전기설비의 건전성 평가를 위한 자가진단 연구

이현우 弘益大學校 大學院 2018 국내석사

전기설비의 대형화, 다양화, 고품질의 전력 요구, 긴급 상황에서의 정상적인 설비 운용 등으로 인해 수용가 내에 있는 자가용 전기설비 유지관리의 중요성이 부각되고 있다. 이에 따라 자가용 전기설비의 유지관리를 담당하고 있는 전기안전관리자는 진단 및 점검을 통해 설비의 건전성을 지속적으로 확인해야 한다. 그러나, 수용가의 상황에 따라 전기안전관리자가 주기적으로 수행할 수 있는 진단 및 점검은 몇 가지가 되지 않는다. 그 중에서 설비의 정밀진단 및 교체/수리 여부를 판단하는데 가장 큰 역할을 하는 것은 외관점검이다. 외관점검은 모든 전기안전관리자가 직접 수행하고 있으며, 데이터 확보 및 분석이 용이하다. 따라서 전기안전관리자는 외관점검을 통해 설비의 이상 유·무를 예측하고 정밀진단 수행하거나 교체/수리를 결정하게 된다. 그럼에도 불구하고 외관점검에 대한 명확한 기준, 정확한 진단 및 점검 부위, 설비별 이상 유·무에 대한 판단 등을 모두 포괄하고 있는 자료가 없어 현재 전기안전관리자의 경험에 의해 설비의 건전성을 판단하고 있다. 그러다보니 자가용 전기설비에 대한 건전성 판단에 대한 신뢰도가 낮고 교체 및 수리가 필요한 상황을 인지하지 못해 긴급상황이 발생했을 때 설비가 정상적으로 동작하지 못하고 있다. 이를 해결하기 위해 자가용 전기설비 제조업체 및 각종 기관에서 외관점검에 대한 기준을 제시하고 있으나, 제조업체의 경우 자사의 설비에 국한되어 있으며 기관의 경우 단편적으로만 제시하고 있다. 따라서 다양한 자가용 전기설비에 적용가능하면서 복합적인 진단 및 점검을 할 수 있는 자가진단과 현장 적용 사례 연구가 병행되어야 한다. 이에 본 연구는 전기안전관리자가 설비의 건전성을 정확하게 판단할 수 있도록 TBM과 CBM을 모두 고려할 수 있는 자가진단 방법에 대해 연구했다. 각각의 정비기술 장점을 수명지수(TBM)와 상태지수(CBM)로 표현하고 이를 점수화한 자가진단표를 제시했다. 수명지수와 상태지수는 국내 기술기준 및 규격, 가이드를 복합적으로 분석하여 평가내용을 구성했고, 이를 국외 현장에서 사용하고 있는 진단자료와 비교하여 평가항목이 적절한지 여부를 연구했다. 더 나아가 실제 수용가에 자가진단을 적용하여 설비 건전성 판단하고 이를 정밀진단을 통한 건전성 판단과 비교하여 자가진단을 통한 설비 건전성 판단에 대한 신뢰성을 검증하였다. The purpose of this paper is to provide a method to judge the soundness more precisely through the appearance inspection which is the most basic in judging the soundness of the electric equipment for the private use. To this end, we propose a self-diagnosis sheet considering various domestic standards, specifications, guidelines and site conditions. The evaluation items in the self-diagnosis are classified according to the common items and important matters by analyzing the diagnosis contents in the domestic standards, specifications, and guides. The facility integrity is scored by giving the evaluation score in consideration of the characteristics of the facility and the types of on-site accidents. The proposed method can solve the problems of the exterior inspection that is currently performed and can accurately grasp the facilities requiring precision diagnosis and emergency repair. We analyzed the adequacy of the self-diagnostic evaluation items presented in comparison with the self-diagnosed charts carried out overseas. We also verify the reliability of the proposed method by analyzing and analyzing the self - diagnosis data applied to domestic customers. The proposed method can be applied to theoretical and technical studies on future life span and state.

154kV 변압기 보호용 비율차동계전기 오동작 방지를 위한 2고조파 억제 방식의 적용방법 및 정정값에 관한 연구

손용범 명지대학교 대학원 2018 국내석사

변압기의 돌입전류와 고장전류는 서로 구별 되어야만 한다. 이를 위해, 한전은 2고조파 억제 방식을 사용하고 있다. 한전은 2고조파 억제 방식의 2고조파 함유율 정정값으로 15%, 10% 중 한 가지를 선택하여 사용하고 있다. 또한, 2고조파 억제 적용방식으로는 돌입 발생상 억제 방식을 사용하고 있다. 만약, 변압기가 Radial 계통 변전소에 있으면, 2고조파 함유율 정정값으로 10%를 적용한다. 그러나, 이 방법은 비율차동계전기의 오동작을 방지하기에 충분하지 않다. 그리고, 전력계통이 바뀌게 될 때, 변압기 비율차동계전기의 재정정을 위해 적지 않은 시간을 소비해야 한다. 본 논문에서는, 한전에서 적용하고 있는 2고조파 억제 방식의 좀 더 합리적인 정정값과 적용 방법을 제안한다. 이를 위해, 2009년 이후로 발생했던 변압기 비율차동계전기의 고장데이터를 분석하였다. 그리고, 제안한 방법의 타당성을 검토하기 위해, 한전에서 시행한 변압기 비율차동계전기의 RTDS 시험결과를 분석하였다. 분석방법으로는 고장데이터로부터 순시 샘플 데이터를 추출한 다음, MATLAB의 M-file로 작성한 변압기보호 알고리즘을 사용하였다. Inrush current and fault current in a transformer need to be distinguished from one another. In order to do this, KEPCO uses a 2nd harmonic restraint/block method. We use two setting values for 2nd harmonic restraint; 15% and 10%. We also apply per-phase blocking method among various harmonic restraint methods. If the transformer is located at the radial system, we adjust 10% in the 2nd harmonic restraint, but this method is not enough to prevent mal-operations of the current differential relay and let us spend more time to change setting value again as the power system changes. In this paper, a more reasonable setting value for a 2nd harmonic blocking scheme in KEPCO is proposed. To present a proposed method, the fault data of the current differential relays which have occurred since 2009 are analyzed. To evaluate the performance of the proposed method, the results of the RTDS test for the current differential relay of the transformer by KEPCO are analyzed.

재생에너지 출력제한 최소화를 위한 지역별 한계가격 기반 전기자동차 aggregator의 전일 스케줄링 방안

송현우 인하대학교 대학원 2024 국내석사

최근 지구 온난화로 인한 기후 위기는 인류가 직면한 심각한 환경 문제로 부 상했다. 지구 온난화 및 기후 위기에 대응하기 위해, 태양광, 풍력 등 재생에너 지를 이용한 발전의 활용이 중요해졌다. 이에 따라 전력 시스템은 재생에너지 발전원을 활용하여 중앙집중식에서 소규모 분산형으로 전환되고 있다. 그러나 많은 분산에너지원의 보급으로 인하여 전력 시스템에는 전압 및 주파수 변동, 전압 규정 위반 등 여러 가지 문제가 발생한다. 또한 계통이 수용할 수 있는 용 량보다 훨씬 많은 재생에너지 발전으로 계통의 안정적인 운영을 위해서 재생에 너지 출력을 제한하는 경우도 발생한다. 또한, 전기차 산업의 급속한 성장은 전 력 시스템에 다양한 문제를 제기한다. 전기차 보급이 확대됨에 따라 전체 전력 수요는 증가하고, 특정 시간대에 전기차 충전 수요가 집중되면서 전력 공급에 부담을 줄 수 있다. 본 논문은 전기차의 잠재력에 대한 연구를 바탕으로 출력제한이 발생하는 상 황에서 전기차 스케줄링을 통해서 출력제한을 줄이며, 계통을 안정적으로 운영 하는 것을 목표로 한다. 미국 Denver 지역의 교통망에서 교통 시뮬레이션 tool 인 MATSim을 이용하여 전기차의 주행 데이터를 모델링하였다. 전기차 aggregator는 출력제한을 줄이기 위해 지역별 한계가격을 기반으로 부하 조정 량에 따라 충전 요금을 조정한다. 조정된 충전 요금을 바탕으로 전기차 aggregator는 각 차량의 충전소 변경을 유도함으로써 각 차량의 충전량을 조정 한다. 제안된 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 재생에너지 발전원과 전기차 충전 소가 있는 IEEE 33-bus 시스템에서 시뮬레이션을 수행하였다. Case Study를 통하여 제안된 충전 스케줄링 전략의 효과를 검증하였다. 배전 계통 운영자는 계통을 안정적으로 운영할 수 있고, 전기차 aggregator의 전기차 충·방전 스케 줄링 전략을 통해 재생에너지 수용성을 증가시킬 수 있다. 주요어: 전기자동차, 출력제한, 전기자동차 aggregator, 전기자동차 스케줄링, 지역별 한계가격 The climate crisis due to global warming is now a critical environmental challenge. In response to global warming and the climate crisis, the utilization of renewable energy sources such as solar and wind power for electricity generation has become increasingly important. Consequently, the power system is transitioning from a centralized to a small-scale distributed model utilizing renewable energy sources. As the penetration level of DERs has increased, however, it caused a multitude of issues in the power systems, such as voltage fluctuation in the distribution network limiting renewable hosting capacity. In some cases, the curtailment of renewable energy occurs because renewable energy generation exceeds the grid capacity to maintain stable operation of the grid. Additionally, the rapid growth of the electric vehicle (EV) industry poses various challenges to the power system. The increasing adoption of EVs rises the overall demand for electricity. Furthermore, the concentrated demand for electric vehicle charging during specific times can place a strain on the power supply. This paper proposes the potential of EVs to reduce renewable energy curtailment and operate grid stably by scheduling EVs in situations where curtailment occur. The driving data of EVs were modeled using MATSim, a traffic simulation tool, in the transportation network of Denver, USA. The EV aggregator adjusts the charging price based on locational marginal price. Each EV aggregator induces each EV to change changin stations based on charging price. The curtailment can be reduced through the charging strategy of the EV aggregator during the time when the curtailment occurs. To validate the performance of the proposed algorithm, simulations are performed on an IEEE 33-bus system with DERs and EV charging stations. The case study shows the effectiveness of the proposed charging scheduling strategy. The results show the potential of the proposed charging and discharging scheduling strategy for EV aggregators to increase the hosting capacity of renewable energy, while enabling the distribution system operator to operate the grid stably. Key Words: Electric Vehicle, Curtailment, Electric Vehicle Aggregator, Electric Vehicle Scheduling, Locational Marginal Price