전기철도에 의한 전자유도에서의 등가대지저항률 영향에 관한 연구

박종상 우송대학교 철도대학원 2012 국내석사

본 논문은 전기철도 시설로 인하여 주변의 metalic 통신회선에 발생하는 전자유도현상에서 ----- 중략

인버터 스위칭 패턴과 주변온도에 따른 배터리 내부저항 변화에 관한 연구

김희수 한국해양대학교 대학원 2023 국내석사

최근 세계적인 환경 규제 동향에 따라 대기오염과 기후변화에 영향을 주는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 및 온실가스(CO등)의 배출에 규제를 강화하고 있다. 이러한 패러다임은 전기추진선박과 전기자동차의 보급으로 이어졌다. 기존의 교통수단에 사용되는 에너지원으로 인한 지구온난화 위기를 새로운 녹색 가치로 전환하기 위하여 친환경 전기에너지의 개발과 사용에 박차를 가하고 있다. 이러한 친환경 전기에너지 시스템은 주·보조 전원으로 배터리 및 연료전지를 사용하며, 이를 지속적으로 오래 사용하기 위해서는 배터리를 효율적으로 관리하는 것이 필요하다. 배터리를 효율적으로 사용하는 것은 곧 배터리의 수명과도 직결되는 부분이기 때문에 효율에 영향을 미치는 요소들을 찾아 최적의 환경을 만들어 주는 것이 중요하다. 전기추진선박이나 전기자동차와 같은 친환경 에너지시스템은 배터리, 인버터 및 전동기로 구성된다. 또한 전동기의 속도 및 토크를 제어하는 인버터는 각 상마다 상·하 Leg에 반도체가 사용되며, 이들 반도체의 동시적인 온 스위칭의 방지를 위하여 적절한 데드타임(Dead-time)을 설정한다 본 논문에서는 인버터에 의해 구동되는 전기모터용 인버터의 데드타임 조정에 따른 전동기 상전류의 고조파 변화를 관찰하고, 고조파가 전지의 내부저항 및 수명특성에 미치는 영향을 분석하였다. 동시에 일정한 데드타임의 조건에서 배터리의 내부 저항이 외부 온도에 따라 어떻게 변하는지를 비교하였다.

전기자동차 보급 확대가 전기공급자에게 미치는 영향 및 대응방안 제시

곽상영 연세대학교 공학대학원 2012 국내석사

전기적 특성을 고려한 전기자동차 버스바 신뢰성 기반 최적설계

손주함 연세대학교 공학대학원 2024 국내석사

전동화라는 변화의 물결 아래에서 전기자동차 시장경쟁은 기존 내연기관 기반의 자동차 제조업체와 새로운 전기자동차 제조업체의 등장으로 과열되고 있다. 이러한 측면에서 버스바는 전기자동차 배터리시스템 내 고전압 연결을 위한 핵심 구성요소이자, 원가절감이 필요한 부품이다. 본 연구에서는 목적함수에 대한 강건성과 제한함수에 대한 신뢰성을 모두 고려한 신뢰성 기반 최적설계(Reliability Based Design Robust Optimization, RBRDO)를 통해, 전기자동차의 안정성과 원가경쟁력을 높이고자 한다. 본 논문에서는 전기자동차의 충돌에 따른 안정성을 고려한 기계적인 특성을 연구모델에 반영하였고, 방대한 수치 및 계산 비용을 줄이기 위해 다구찌 방법에 따른 신호 대 잡음비와 분산분석 그리고 중심합성계획법에 따른 반응표면 근사모델을 활용하였다. 통계적 안정성을 위해 제한조건 함수에 99.865%의 신뢰도를 적용하였고, 목적함수에는 외부 노이즈에 대한 강건성을 부여해 신뢰성 기반 강건 최적설계를 진행하였다. 결과적으로 안전계수를 일괄적으로 반영한 기존 다중목적 최적설계 결과와 비교하였을 때, 3번 설계변수는 -8.33%, 6번 설계변수는 +11.38%, 목적함수인 무게와 온도는 각각 -7.11%, +3.5%만큼 변화하여, 총 목적함수가 1.34% 증가했다. 해당 결과는 안전계수를 반영하지 않은 결과에 비해 신뢰성과 강건성이 확보된 보수적인 설계를 제공하면서, 안전계수(0.1)를 반영한 결과와 비교하면 무게를 -7.11%만큼 줄여 원가절감이 실현되었다. 해당 연구를 통해 전기자동차 배터리시스템의 특성을 반영한 신뢰성 기반 강건 최적설계를 제안하며, 버스바의 설계 및 검증 과정에서 충돌에 따른 안정성, 목적함수에 대한 강건성과 제한함수에 대한 신뢰성이 모두 고려된 원가절감을 실현할 것으로 기대한다. The global electric vehicle (EV) market is contending with increased competition from emerging and established automakers, shifting from traditional internal combustion engine vehicles. The electrical busbar, crucial for high-voltage connections in the battery system, plays a vital role in this evolution. This study responds to the market dynamics by employing reliability-based robust design optimization (RBRDO) methods to enhance EV cost competitiveness, considering the design robustness of objective functions and the reliability of constraints. The article integrates mechanical properties into the design model, focusing on enhancing EV safety, especially in collision scenarios. Utilizing the signal-to-noise ratio with the Taguchi method and a surface response model using central composite design, the approach reduces costs by minimizing the number of design variables and required experiments. RBRDO ensures performance within a confidence level of 99.865%, diminishing performance variability resulting from uncertainties in design variables and parameters. A subsequent comparison with multi-objective design optimization (MODO) employing a safety factor reveals a 7.11% decrease in the first objective function (weight) and a 3.5% increase in the second objective function (temperature), resulting in a 1.34% increase in the total objective function. This study proposes electrical busbar optimization incorporating mechanical properties, aiming for cost competitiveness while ensuring EV safety, design reliability, and robustness throughout the design stages and validation processes.

지중송전케이블 정상 및 지락고장에 따른 전자력 분포에 관한 연구

김소영 부산대학교 산업대학원 2014 국내석사

Recently the examinations about having effects on Electromagnetic Force’s cables, junction and supporter by the fault current which are originated in the Underground transmission line system have been reported, but leave something to be desired. In Korea, there are experimentations two times for an actual proof as to 154kV underground cables in 2008, on the other hand, in abroad, the TEST is most fucused on identifying the efficiencies of underground cable distribution line and cleat, but there are a few instances on the proof. This thesis deals with the theoretical calculation on the EMF(Electro Magnetic Field) of the underground transmission line and compares the trajectory and the size of the electromagnetic force’s distribution as the type of cables’s arrangement. Through the distribution of the electromagnetic force and magnetic field originated Maxwell 2D simulation applying Finite Element Method. I interpret how mutually electromagnetic force has an effect on the comparable judgement of Trefoil, Duct and Flat, which shows in a numerical arrangement. 154kV of 1200SQ Cable 1.281km not only is applicable to modeling for underground transmission cable but also examine the effect of Line to Line, Phase to Phase and Size and Direction of the electromagnetic force preparing for the occurrence of normal state and single-phase earth fault, which are arranged in trefoil, duct and flat formation between sections. The normal state in the underground transmission lines applies RMS value of the current 1157A, which is based on 154kV class cable standard capacity table and takes advantages of EMTP (Electro Magnetic Transients Program), which has been used widely in catching the meaning of power system transients in order to detect the electric power. Substation source impedance (SSI) is based on PSS/E date used for Power SYstem Analysis. The single-phase earth fault current is the current in-flowing toward an substation near-end, so I interpret the trajectory of the electromagnetic force for totally 33.34[ms] in the interval of the time rate of change 0.6946[ms] so as to interpret the electromagnetic force distribution and make an onservation of the trajectory of the normal-state for 16.67[ms] in the interval of 0.6946[ms]. A gap in the arrangement of Conductor is based on the lay-out of the underground transmission line and the construction, and a reference mark of Coordinate analysis is put on A phase. Considering a gap of an underground passage in the underground electric power culvert at the case of two lines arranging on both sides, I examine throughly a hanger spacing for the vertical arrangement, but not to simulate on the arrangement of another kind of lines. As showing how the trajectory, and size distribution of the electromagnetic force translate flows on the underground cables, I hope that when Underground transmission is designed, this date will be useful information

Control of the dispersion capability of TiO2 nanoparticles for electronic paper application

손민호 고려대학교 대학원 2009 국내석사

전자종이는 종이책,종이신문,종이잡지처럼 편리하게 휴대하고 필요할 때마다 쉽게 꺼내 볼 수 있고 메모도 할 수 있는 종이역할을 할 수 있는 전자장치이다. 무게가 가벼워 휴대가 가능하고, 종이처럼 두께가 얇아 마음대로 구기거나 접을 수 있는 있어 차세대 Flexible Display의 선두주자로 나서고 있는 실정이다. 그래서 전 세계의 많은 대기업들이 이 분야에 진출하고 또한 제품을 내놓고 있다. 전자종이에 백색 입자로 쓰이는 TiO2는 상대적으로 큰 비중으로 분산매 안에 가라앉는 특성과 또한 뭉치는 특성이 있다. 따라서 전자종이에 적용되기에 앞서 언급된 문제를 해결하여야 한다. TiO2와 분산매와의 비중을 맞추기 위해 solvent evaporation method를 이용하여 PMMA (poly methyl methacrylate)를 코팅하였다. 다른 고분자 코팅방법에 비해 이 방법은 공정이 간단하고 효율적이며 코팅시 사용되는 시간이 상대적으로 짧다는 장점이 있다. 또한, CCA (Charge Control Agent)를 추가하여 분산안정성을 높이고 (-)전하부여를 하였다. 최종적으로 만들어진 PMMA 코팅된 TiO2 입자의 전자종이로의 적용을 확인하기 위해서 전기영동셀을 제작하였으며, 35 V의 상대적으로 작은 전압에서도 입자가 이동하였음을 볼 수 있었고, 쌍안정성의 특징과 높은 백색반사율을 볼 수 있어 전자종이로의 가능성을 확인 할 수 있었다. Electronic paper is a electronic device that can be used like a paper like a book, a newspaper, a magazine containing convenience, ubiquitousness, good wide angle, and portability characteristics. Also, this appliance has potential as flexible display because of a lightweight, thin like a paper, and flexibility. So, many other companies go into electronic paper field and put out electronic paper using their own technology. This technology is usually based on the electrostatic migration of suspended light scattering particles in a dielectric medium when a voltage is applied. However, the main disadvantage of an electrophoretic display is the lack of long term stability of the electrophoretic particles as a result of the clustiering, agglomeration, and lateral migration. TiO2 is commonly used as electrophoretic white particles for its high refraction effects and excellent whiteness. However, since TiO2 has a relatively high density compared with other inorganic materials, the density mismatch causes severe sedimentation problem in a dielectric medium. In order to lower the density mismatch and strengthen the dispersion stability between TiO2 and a dielectric medium, TiO2 nanoparticles were coated with PMMA (poly methyl methacrylate) using solvent evaporation method. This method is an effective and a good coating process as the side of used time and coating quality. After making the PMMA coated TiO2 particles, to impart the negative charge on the surface and heighten the dispersion stability by repulsive electrostatic forces between anionic charges of PMMA-coated TiO2 particles, CCA (charge control agent) was immersed in a dielectric medium using magnetic bar stirring. To confirm the capability of being applied to electronic paper, the electrophoretic cell was prepared using 2 ITO-coated glasses. When D.C. 35 V was biased, the composite particles were migrated up and down through the polarity of the voltage, which means the composite particles have potential to be applied electronic paper device.

Thermally tunable 3D printed electromagnetic structures using shape memory polymer

김예림 중앙대학교 대학원 2022 국내석사

다기능 전자기 부품의 필요성이 증가함에 따라 전기, 빛, 기계적 및 열과 같은 여러 가지 방법을 사용하여 재구성 가능한 전자기 구조가 연구되었다. 이러한 재구성 가능한 전자기 구성 요소는 센서에서 메타 표면에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 널리 사용된다. 본 논문에서는 융합 증착 모델링(FDM) 3차원(3D) 프린팅 기술을 적용한 형상기억고분자(SMP)를 이용한 두 가지 재구성 가능한 전자기 구조에 대해 조사하였다. 은 페이스트가 부착된 kirigami에서 영감을 받은 구조는 열적으로 조정 가능한 나선형 인덕터 및 메타물질 흡수체로 작동한다. 전기적, 기계적, 열적 특성이 시뮬레이션과 실험을 통해 분석되었다. 제작된 열 가변 나선형 인덕터는 3차원 원뿔형 인덕터로 변형되고 열에 의해 변형된 상태에서 원래의 상태로 복원된다. 조정 가능한 나선형 인덕터는 117.3에서 140.9nH로 20.12%의 인덕턴스 변화가 있다. 또한, 설계된 메타물질 흡수체는 열에 의해 각 컬럼을 제어할 수 있으며, 여러 모드에서 다른 흡수 대역폭을 갖는다. 제작된 메타물질 흡수체는 9.08 ~ 8.68GHz에서 4.1%의 분수 튜닝 비율을 갖는다. Increasing the necessary of multifunctional electromagnetic components, the reconfigurable electromagnetic structures using several methods such as electricity, light, mechanical and heat have been researched. These reconfigurable components widely used in various applications from sensor to metasurface. In this thesis, the two reconfigurable electromagnetic structures using shape memory polymer (SMP) that applied fused deposition modeling (FDM) 3-dimensional (3D) printing technology is examined. The kirigami inspired structures that was attached silver paste are operate as thermally tunable spiral inductor and metamaterial absorber. The electrical, mechanical, and thermal properties were analyzed using simulation and experiments. The fabricated thermally tunable spiral inductor is deformed to 3D conical inductor and restored from deformed state to original state by heat. The tunable spiral inductor has 20.12% inductance change from 117.3 to 140.9 nH. In addition, the designed metamaterial absorber can control each column by heat and has different absorption bandwidth in several modes. The fabricated metamaterial absorber has 4.1% fractional tuning ratio from 9.08 to 8.68 GHz.

LPCVD을 이용한 Si 박막 규명과 이를 응용한 TFT에 관한 특성 규명

이정인 成均館大學校 2008 국내석사

반도체 공정에서 주로 사용되는 다결정 실리콘 박막을 얻는 데에는 여러 방법이 있으나 그 중에서 저압화학증착법이 많이 사용된다. 증착 조건에 따라 바로 다결정 실리콘 박막을 얻을 수도 있으며 비정질 실리콘 박막을 증착하여 결정화하는 방법에 비해 결정 크기가 작으나 공정에 필요한 열 소모량과 시간을 줄일 수 있다는 장점이 있어서 널리 연구되고 있다. 증착 시 형성되는 박막의 상(비정질, 다결정, 또는 혼합상)은 다음의 열처리에 영향을 미치므로 증착된 상에 관한 자세한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 사일렌 가스를 사용하여 저압 화학 증착법을 이용하여 다결정 및 에피택셜 박막을 증착하였다. 상의 형성과정에 관한 연구를 하였으며 주로 Raman Spectroscopy, XRD, SEM에 의한 분석을 하였다. 또한 박막의 밴드갭 에너지, 활성화 에너지 및 전기적 특성을 측정 분석하였다. 증착 온도는 500oC에서 750oC까지이며 SiH4, H2, He을 이용하여 실리콘 박막을 얻었다. 증착시 결정상은 각기 다른 방향의 결정 성장 속도의 경쟁에 의해 결정된다. 기판의 종류로는 Si(100), Si(111), quartz을 사용하였으며. 단결정을 사용하면 기판이 seed 역할을 하게 되어 단결정 박막이 형성되고 비정질 기판을 사용하면 다결정의 실리콘 박막이 형성된다. 최적의 결정성을 갖는 조건으로 TFT를 제작하여 전기적 특성을 분석하였다. 에피 박막 실리콘 트랜지스터의 VG-ID, VD-ID, threshold voltage(VTH), ION/IOFF ratio, transconductance(gm) 및 voltage swing을 측정하고 분석하였다. Low-temperature growth processes of crystalline Si have attracted great interest in thin-film technology. It is a quite general experience that low-temperature growth may lead to surface roughening, to the formation of amorphous inclusions, and often to a complete breakdown of epitaxial growth. This phenomenon seems to be an inherent property of low-temperature epitaxy. Silicon films were deposited by Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) onto crystalline silicon (100), (111) substrates and quartz at temperatures ranging from 500 to 700 °C. Si epitaxial thin films were grown from pure or hydrogen diluted Silane (SiH4) and had been analyzed by Raman Spectroscopy, X-Ray Diffraction, UV-Vis, 4-point probe, and SEM(Scnning Electron Microscope). The results showed that Si films can be grown in this reactor in a wide range of conditions, varying gas flow ratio (SiH4, H2, He) and temperature deposition between 500° to 700° C, with growth rates of some hundreds ㎛/min. We report on the influence of channel length on transfer characteristics of Si epitaxial thin film transistors fabricated. We study threshold voltage(VTH), on/off current ratio(ION/IOFF), saturation current(IDSAT) and transconductance(gm) of Si epitaxial thin film transistors with various channel length and width.

정 전류원을 이용한 전기 치수(齒髓)검사기의 개발

김재성 연세대학교 대학원 2004 국내석사

전기를 이용한 치아의 자극은 치수의 생활력 평가의 한 방법이다. 전기 치수 검사기는 치수의 상태를 평가하는데 오랫동안 사용되어 왔다. 전기 치수 검사의 기본원리는 치아 내에 위치한 치수에 전류 자극을 가하여 유발되는 통증의 유무로 치수의 생활력을 평가한다. 그러나 치아를 둘러싸고 있는 에나멜질의 임피던스가 크고 개인에 따라 차이가 크기 때문에 치아의 상태에 영향을 받지 않고 자극을 제어하는 것은 불가능하다. 뿐만 아니라 대부분의 치수검사기가 전압 자극 방법을 사용하고 있어 개인의 치아 상태에 따라 자극 역치 값이 크게 변화한다. 그러므로 치아 조직, 치아 에나멜질의 두께 차, 치아의 생리학적 구조 등에 의한 치아 상태와 접촉 임피던스의 변화에 의해 발생하는 영향을 최소화하기 위해 정 전류 치수 검사기가 필요하다. 그리고 여러 가지 치아 상태에서의 생활력 평가를 위하여 치아 임피던스에 관계없이 넓은 전류 범위를 갖는 치수 검사기가 필요하다. 본 연구에서는 전류 안정 회로를 사용하여 최대 150 ㎂의 정 전류와 검사 시 전류 자극에 의하여 유발되는 통증을 완화시키기 위하여 같은 크기의 자극 전류를 보다 적은 에너지로 전달하기 위한 버스트 파형을 발생시킬 수 있는 정 전류원 치수 검사기를 개발하고 그 성능을 확인하였다. Electric stimulation of teeth is used for assessing pulp vitality. Electric pulp tester has been used to measure pulp conditions for many years. The principle is based upon the assumption that a subject feels the pain produced by electrical current stimulation of intradental nerve. Because of very high and wide range of impedance of the enamel, it is very difficult to determine stimulation levels regardless of teeth status. Most pulp testers use voltage stimulation method and their stimulating threshold levels significantly depend on each individual. Therefore, a constant current stimulator is necessary to minimize the effect of wide variation due to different enamel thickness. And it is also necessary to test teeth vitality with a wide current range regardless of tooth impedance. In this study, we constructed a burst-wave type pulp tester to reduce the pain using a current stabilizing circuit with the maximum current of 150 uA.

전기차 사용자 정보 변조를 통한 사이버 공격에 대한 전기차 충전소의 취약성 평가

정성일 중앙대학교 대학원 2023 국내석사

Electric vehicle (EV) user data (e.g., arrival/departure times and initial/desired state of energy (SOE) of the EV at EV charging stations (EVCSs)) are crucial data based on which the energy management system (EMS) of EVCS calculates the economic charging schedules of EVs according to their preferred charging conditions. In this paper, we present a novel cyber attack via the manipulation of EV user data against the EMS of an EVCS that may result in incorrect electricity costs incurred by the EVCS through distorted charging schedules of EVs. The proposed attack method is formulated as a mixed-integer linear-programming-based bi-level optimization problem that comprises upper- and lower-level optimization problems. At the upper level, malicious EV user data injected into the communication network between the EVs and the EMS of the EVCS are calculated, while a normal operation of the EV charging optimization algorithm in the EMS is ensured at the lower level even if malicious data are delivered from the upper level. The formulated bi-level optimization problem is converted into a single-level optimization problem by replacing the lower-level problem with its corresponding Karush-Kuhn-Tucker conditions. The feasibility of the proposed cyber attack against EVCSs is demonstrated via a simulated scenario in which 40 EVs arrive at an EVCS, which has six charging poles with different charging speeds. The economic impact of such an attack is quantified in terms of the total electricity cost incurred by the EVCS, charging schedule, initial/desired SOE of EVs, and attack effort. 전기차(EV) 사용자의 정보(예를 들어, EV가 전기차 충전소(EVCS)에 도착할/출발할 시각들과 EVCS에서의 초기/희망 에너지 잔량)는 EVCS의 에너지 관리 시스템(EMS)가 EV들이 선호하는 충전 조건에 따라 경제적인 충전 스케줄을 계산하기 위해 중요하다. 본 논문은 EVCS의 EMS를 공격하여 EV 사용자의 정보를 조작하고 EV들의 충전 스케줄을 왜곡시키며 EVCS가 지불해야할 전기 요금을 변하게 할 수 있는 새로운 사이버 공격을 제안한다. 제안한 공격 기법은 혼합정수선형계획법(MILP) 기반 이중 레벨 최적화(bi-level optimization) 문제 (상위 레벨, 하위 레벨)로 구성된다. 상위 레벨에서는 EV와 EVCS의 EMS 간 통신망을 통해 주입될 악성 사용자 정보가 계산되며, 상위 레벨로부터 계산된 악성 정보가 전달되었을지라도 하위 레벨의 EMS의 EV 충전 스케줄링 알고리즘은 정상적으로 작동한다. 만들어진 이중 레벨 최적화 문제는 하위 레벨을 상응하는 Karush-Kuhn-Tucker 조건들로 대체함으로써 단일 레벨 최적화문제로 변환된다. 제안된 EVCS에 대한 사이버 공격은 40대의 EV들이 다양한 충전속도의 충전기 6개를 가진 EVCS에 충전을 하기 위해 도착하는 시나리오를 통해 타당성이 입증된다. 공격에 대한 경제적인 분석은 EVCS에 발생한 총 전력 비용, 충전 스케줄, 초기/희망 SOE, 공격 노력(attack effort)을 통해 측정되었다.