Micro turbine development based on MEMS technology : MEMS 기술을 이용한 마이크로 터빈 개발

전병선 서울대학교 대학원 2003 국내박사

마이크로 터빈의 고속 베어링 개발

제갈승 서울대학교 대학원 2004 국내석사

MEMS-Based micro turbine spiral groove gas bearing development

안세호 서울대학교 대학원 2006 국내석사

고속 발전기를 장착한 마이크로터빈의 전력 변환 시스템에 관한 연구

노민식 昌原大學校 2004 국내박사

A Power-Efficient μ-Heater Driving Circuit for Gas Sensor

박종혁 DGIST 2017 국내석사

Metal-oxide-semiconductor gas sensor consists of sensing layer detecting exposed gases and micro heater generating heat necessary for achieving the best performance of gas reaction. For gas sensor to get high sensitivity, optimal temperature of micro heater should be supplied to sensing layer. In addition, optimal temperature range of each micro heater has different characteristics based on sensing materials and target gases, which needs a demand for designing micro heater driving system. As a system driving circuit, Proportional-Integral(PI) controller and Pulse-Width Modulation(PWM) is used. PI controller plays a role for high accuracy and fast rising time of thermal transient response. PWM is used for low power consumption by adjusting pulse-width current heater current driving method rather than continuous current driving method. Continuous current driving method using current source consumes consistently, however PWM current driving method using switching transistor consumes only duty-on time, which can achieve higher thermal efficiency. Additionally, ADC interface block is designed for controlling ADC IC. In this thesis, a detail explanation of PI gain tuning method of PI controller will also be introduced for acquiring desired thermal transient response. The driving circuit was implemented in Field-Programmable Gate Array(FPGA) using Altera Cyclone Ⅳ DE2-115 development, Altera Quartus Ⅱ as logic synthesis and Mentographics Modelsim for RTL timing simulation. The gas sensor micro heater measured in this thesis is given by the laboratory of professor Jongbaeg Kim in mechanical engineering, Yonsei university. 반도체식 가스센서 내부에는 외부 가스를 감지하는 센싱부와 화학 반응이 가장 잘 반응하기에 필요한 열을 발생시키는 히터부로 이루어져 있다. 가스 센서가 높은 민감도를 가지기 위해선 마이크로 히터부에서 최적의 온도를 센싱부로 공급해주어야 한다. 또한, 모든 가스 센서의 최적의 히터 온도는 센싱부의 메테리얼과 타겟하는 가스마다 다르다. 따라서, 가스센서의 마이크로 히터의 온도를 조절할 수 있는 동작 회로를 필요로 하게 된다. 시스템의 동작 회로로 비례-적분 제어기와 펄스폭변조를 사용하였다. 비례-적분 제어기를 쓰면 높은 온도 정확도와 빠른 응답 특성을 얻을 수 있다. 펄스폭변조를 사용한 전류 동작 방법을 사용하면 지속적인 전류 동작 방법보다 더 낮은 전력을 소모할 수 있다. 지속적인 전류 동작 방법은 전력을 지속적으로 소모하는 반면 펄스폭변조를 사용하면 듀티가 온 이 되는 시간에만 소모하기 때문에 보다 높은 열적 효율을 얻을 수 있다. ADC 칩을 조절할 수 있는 ADC 인터페이스 블록을 설계하였다. 또한, 이 논문에서 이상적은 시스템 온도 응답 특성을 얻기 위한 비례-적분 게인 튜닝 방법을 소개한다. 동작 회로들은 Field-Programmable Gate Array(FPGA) 로 설계 하였고, 개발 보드로는 Altera Cyclone Ⅳ DE2-115 보드를, 논리 합성 툴과 RTL 시뮬레이션 툴로써 Altera Quartus Ⅱ 와 Mentographics Modelsim 을 사용하였다. 측정에 사용된 가스센서 마이크로 히터는 연세대학교 기계공학과 김종백 교수님 연구실에서 제작된 모델을 사용하였고 모델링에 필요한 변수들에 대한 정보를 받아 진행하였다.

자동화 배전반용 통합 전력 제어·감시 시스템의 개발

박성재 부경대학교 대학원 2003 국내석사

Power modeling and optimization of synchronous computer systems

김관호 서울大學校 大學院 2005 국내박사

적응 배열 안테나에 의한 multirate 및 마이크로셀 혼재 CDMA 시스템의 성능 개선

김동희 연세대학교 대학원 2001 국내박사

본 논문에서는 다중 데이터율을 지원하는 DS/CDMA 셀룰라 시스템에서 역방향 링크 셀간 간섭의 확률적 특성을 분석하고, 고속 데이터율 사용자 분포에 따른 시스템의 수용 용량를 구하였다. 이와 더불어 고속 데이터율 사용자가 시스템에 주는 부정적 영향을 효과적으로 개선하도록 적응 배열 안테나를 적용하여 간섭의 확률적 특성과 시스템 수용 용량의 개선 정도를 분석하였다. CDMA 셀룰라 시스템에서 셀내 간섭은 전력제어에 의해 일정 수준으로 유지되는 반면, 셀간 간섭은 주변셀 사용자들의 위치 분포에 따라 변화한다. 일정 수준의 QoS를 만족하기 위한 시스템의 수용 용량은 셀간 간섭에 의해 많은 영향을 받게 되는데, 다중 데이터율을 지원하는 CDMA 셀룰라 시스템에서는 전송 가능한 데이터율이 높을수록, 고속 데이터율 사용자가 많을수록 셀간 간섭의 분산이 증가하여 단일 데이터율시스템에 비해 주파수 효율이 감소하였다. 적응 배열 안테나를 적용한 단일 데이터율을 사용하는 CDMA 셀룰라 시스템에서는 모든 사용자의 채널 정보를 이용하는 최적 결합 방식을 사용한 경우와 기준 사용자의 채널 정보만을 이용하는 최대비 결합 방식을 사용한 경우에 성능의 차이가 크지 않았다. 이는 다중 셀을 고려하는 셀룰라 시스템의 사용자 수가 적응 배열 안테나의 배열 소자 수보다 많고, 간섭 성분의 공간적 분포가 비교적 균일하기 때문이다. 그러나 다중 데이터율을 지원하는 CDMA 셀룰라 시스템에서 고속 데이터율 사용자의 비율이 증가함에 따라 CDMA 셀룰라 시스템의 효율은 저하되나, 최적 결합 방식의 적응 배열 안테나를 사용하였을 때 고속 데이터율 사용자의 비율이 높을수록 그 성능 개선의 효과가 커지게 된다. 또한, 전송 가능한 최대 데이터율이 높을수록 최대비 결합 방식보다는 최적 결합 방식을 사용하여야 한다. 또한, 본 논문에서는 매크로셀과 같은 주파수 대역에서 운영되는 마이크로셀이 혼재된 CDMA시스템에서 역방향 링크에 대해 시스템의 수용 용량을 살펴보았다. 매크로셀과 마이크로셀간의 간섭을 제한할 목적으로 마이크로셀에 배열 안테나를 사용하여 안테나 방사 패턴을 틸트하였다. 시스템의 수용 용량을 최대화하기 위한 매크로셀 기지국과 마이크로셀 기지국의 최소 요구 수신 전력의 최적 비율 및 마이크로셀 안테나의 최적 틸트 각을 산출하고, 수용 용량과 안테나 높이, 안테나 빔폭, 셀 반경, 마이크로셀 위치 등 여러 파라미터들의 상관 관계를 살펴보았다. 매크로셀과 마이크로셀의 전력비와 마이크로셀 안테나의 틸특각을 최적화함으로써 매크로셀의 수용 용량의 감소를 최소화하면서 마아크로셀에 적절한 수준의 수용 용량을 확보할 수 있었다. In this dissertation, the capacity of system and the characteristics of interference are analyzed for multirate DS/CDMA cellular system in reverse link considering the ratio of high rate users. In addition, the adaptive array antenna techniques are applied to reduce the defects induced by high rate users. While the intracell interference is controlled to maintain the constant power level by power control, the intercell interference are varying depending on the geometrical position of high rate users in neighboring cells. Therefore, the capacity of system satisfying the QoS depends on the intercell interference. In multirate CDMA cellular systems, the spectral efficiency representing the capacity of system are decreased as the allowable data rate and the number of high rate users are increased because of the increased variance of interference. In CDMA cellular system with adaptive array antenna, the difference of performances between optimal combining method using the information of all user and maximal ratio combining method only using the information of desired user is little. It is because the number of users in cellular system is larger than the number of elements of array antenna and the spatial distribution of interfering sources is relatively uniform. However, in multirate CDMA cellular system, though the performance of system gets worse as the number of high rate users is increased, the improvement of performance by array antenna using optimal combining methods is higher with large number of high rate users. It is desirable to use optimal combining methods rather than maximal ratio combining as the number of high rate users is increased. As another application of adaptive array antenna, reverse link capacity is obtained analytically for macro-/micro-cellular CDMA systems operating in the same frequency band. The focuses are on the ratio of required receive power of the macrocell BS to that of the microcell BS and the tilt angle of the microcell antenna to increase the system capacity. The microcell-tomacrocell interference is derived in closed form by geometric approximation, and the macrocellto-microcell interference is calculated on the divided regions of macrocell. The optimal tilt angle is obtained by defining the minimum interference tradeoff factor that maximizes the system capacity. It is shown that the system capacity increases remarkably with power ratio control in macro/micro-cellular environments. Also, the properly chosen antenna tilt angle adds more capacity, and enables the microcell users to save on the transmit power.

Performance analysis of the SOFC - gas turbine hybrid system with a quasi-2D model

송태원 서울대학교 대학원 2004 국내박사

플래시 메모리 저장장치의 전력 최적화를 위한 가변 전원 상태 기계 구조

조승덕 연세대학교 공학대학원 2015 국내석사

As the performance of mobile devices is rapidly being increased, battery lifetime is getting more important. So, embedded SoCs with limited power have a specified power management unit to control the power efficiently. A power management unit usually applies a finite-state-machine to define power states and to generate control signals in design. However, it happens to change a power management scenario after ASIC. In this case, the finite-state-machine of the power management unit cannot be modified. There is no flexibility. This paper proposes a configurable power state machine which is able to apply various power management scenario through microcode after ASIC. As shown in experimental results, the proposed configurable power state machine can reduce by 4.7% in overhead of state transition time and 1.7% in power consumptions compared to a power management unit with state registers under a identical power management methodology. 최근 모바일 장치에 사용되는 시스템 온 칩(SoC)은 성능 부분에서 비약적인 발전을 하여왔다. 하지만 이동성이 중요한 장치 특성상 배터리를 필연적으로 사용해야하며 이로 인한 전력 관리가 성능만큼이나 중요한 요소가 되었다. 이러한 제한적인 전원을 사용하는 SoC은 각자 기능에 특화된 전원 관리 유닛(Power Management Unit)을 사용하여 효율적인 전원 관리를 한다. 전원 관리 유닛은 설계 단계에서 유한 상태 기계를 사용하여 전원 상태를 정의하고 각 전원 상태마다 필요한 신호를 생성하는 역할을 한다. 하지만 칩 제작 이후에도 실측을 통한 소모 전력을 최적화하고 전력 관리 기법을 수정하거나 추가하는 경우가 발생하게 된다. 이러한 경우 기존 유한 상태 기계는 수정이 불가능하거나 반영이 제한적이었다. 하지만 제안하는 가변 전원 상태 기계는 마이크로코드 명령어를 기반으로 실행되므로 칩 제작 이후에도 명령어 메모리를 수정하여 다양한 전력 관리 기법을 적용할 수 있고 성능 및 소모 전력 최적화에 효과적임을 알 수 있다. 실험의 결과에서 알 수 있듯이 동일한 전원 관리 기법을 적용하였을 때 상태 레지스터 방식에 비해 전원 상태 천이에 따른 오버헤드(overhead)를 4.7% 줄 일 수 있고, 소모 전력은 1.7% 절감할 수 있다.