• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.387-392
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• 2020

본 논문은 산업용 밸브의 유량제어시스템을 제안하였다. 산업용 밸브는 주로 배관시스템에 장착되어 유량 및 압력 제어에 사용된다. 제어밸브의 구조 및 작동 방식은 설치환경과 작업용도에 따라 상이하다. 밸브는 그 형태에 따라 그루브 밸브, 버터플라이 밸브 및 볼 밸브 등으로 분류되고, 구동방식은 모터를 이용하거나, 유압 및 공압을 이용하는 것이 일반적이다. 제어밸브를 이용한 유량제어시스템은 유량을 계측하여 피드백시스템을 구현하여야 하지만, 본 논문에서는 고가의 유량센서를 사용하지 않고 밸브의 개폐에 따른 유량변화를 실험하여 밸브 전후단의 압력차와 개폐정도를 이용하는 방법을 제안하였다. 밸브의 유량은 유량계수를 이용하여 밸브 전후단의 압력차와 밸브의 개폐정도로 표현할 수 있으므로 이를 이용하여 유량제어시스템을 설계하였다. 제어입력에 따른 밸브의 개폐를 나타내는 전달함수는 신호압축법을 이용하여 구하였으며, 이를 이용하여 밸브 스템의 명령추종성능을 향상시킬 수 있는 외란관측기를 설계하였다. 제안된 제어시스템의 성능을 검증하기 위해 제어밸브 전후단에 압력센서를 장착하여 제안된 제어방법의 성능이 유량센서를 이용한 경우에 준함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.74-84
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• 2005

본 논문에서는 AMESim(상용 소프트웨어)을 이용, 개방형 터보펌프식 엔진시스템을 모델로 하여 산업용 제어밸브를 적용한 시스템의 특성을 미리 확인하였다. 그 결과물을 토대로 하여 앞으로 발사체 제어밸브 개발할 계획이며, 밸브와 연계된 제어 및 밸브시험을 위한 설비 특성을 예측해 보았다. 시스템시험을 위해 장착할 각 산업용 제어밸브의 PID 값을 찾고자 하였으며, PI 및 PID 제어 방식을 이용하여 제어밸브의 과도 및 정상상태의 유동특성을 비교분석하였다. 제어밸브를 이용하여 추력제어 및 TDS 구현을 목적으로 하는 밸브설계와 시스템의 종합 모사시험을 위한 설비의 설계 조건을 또한 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.8-13
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• 2011

본 연구에서는 대형 로켓엔진시스템의 시동 시 안정적인 유량공급을 위한 제어기 설계가 이루어졌다. 펌프, 오리피스, 제어밸브, 파이프, 인젝터 및 재생 냉각채널과 같은 엔진시스템 구성품들에 대한 동특성 모델링을 수행하였고 유량공급 제어가 가능한 밸브의 구동신호를 조절 가능한 PID 제어기를 설계하였다. 시동 시 안정적인 유량공급을 위하여 실험을 통해 얻은 밸브의 적정 개도율을 적용시켰으며, 이를 기준으로 하여 제어밸브의 작동신호를 조절하여 유량비를 제어하였다. 시뮬레이션 한 결과 제어기를 통해 시동 시 정상추력까지 유량공급을 제어 하는 방법이 적절함을 확인하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.152-152
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• 2017

본 연구에서는 비례제어밸브를 이용한 자율주행 트랙터 조향 시스템 제어를 위하여 저가의 임베디드 시스템을 사용한 제어기를 개발하였다. 차륜의 조향각 측정을 위하여 전륜 킹핀에 포텐시오미터를 설치하였으며, 비례제어밸브는 -10 ~ +10V의 전압으로 밸브 스풀의 위치제어를 수행하도록 하였다. 조향각 측정과 비례제어밸브의 위치제어를 위하여 각각에 AT90CAN128 AVR보드를 사용하였으며, CAN통신으로 조향각 데이터가 비례제어밸브 제어용 데이터로 전송될 수 있도록 하였다. 비례제어밸브 제어 보드에는 DAC기능을 추가하였으며 0 ~ 5V의 출력을 -10 ~ +10V의 전압으로 변환해 주는 인터페이스회로를 추가하였다. 일반적으로 GPS 등의 데이터 수신율이 20 Hz인 점을 감안하여 비례제어 밸브는 50 ms의 주기로 P-제어를 수행할 수 있도록 하였다. 향후 트랙터의 방향각을 설정하는 또 하나의 시스템으로부터 목표 조향각을 부여받는 것을 가상하여 별도의 MCU를 통해 목표 조향각을 송신한 후, 조향 유압실린더에 의한 전륜의 조향각 시간 응답 특성을 조사하였다. 실험은 트랙터의 전륜을 지면으로부터 들어올린 무 부하 상태에서 진행하였으며, 목표 조향각은 $7.5^{\circ}$, $15.0^{\circ}$, $22.5^{\circ}$ 등 3단계로 변경하며 시간응답 특성을 측정하였다. 최대 오버슈트 11%, 최소 오버슈트 8.6%, 정상상태 오차 약 $0.825^{\circ}$, 시정수(Time Constant)는 3단계의 목표 조향각 설정에서 각각 0.706초, 0.488초, 0.38초로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.205-205
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• 2012

Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) 장치는 국내 유일의 초전도 자석을 이용한 핵융합 연구 장치로서 초고온의 플라즈마를 생성하여 차세대 에너지원인 핵융합 에너지를 획득하는 것을 목표로 두고 있다. 플라즈마를 생성부터 유지하기 위해서는 수소 동위원소를 토카막 내부로 공급해 주어야 하는데 이러한 수소동위원소를 "연료"라 부르며, 이 연료를 토카막 내부로 공급해 주는 시스템을 연료주입 시스템(Fueling System)이라고 한다. KSTAR에서는 토카막 내부로 고속의 연료 주입이 필요하고 정밀한 양의 연료를 공급하는 밸브를 사용하여야 하며, 이러한 밸브를 제어 할 수 있는 제어기를 필요로 한다. 위의 사항에 적합한 피에조 밸브(Piezoelectric Valve)는 2 msec 이내의 개폐시간과 500 Torr ${\ell}$/s 이상의 유량을 흘려줄 수 있는 피에조 밸브로 압전소자에 가해지는 전압(0~250 V)에 따라 변위의 양에 비례하여 연료가 진공용기 내로 유입된다. 압전소자의 변위는 최대 140 ${\mu}m$로 최적화되어 있어야 하며, 정전용량(Capacitance)는 30~40 nF이어야 한다. 또한 소자에 힘(Force)를 가해 최대 7 N으로 136 ${\mu}m$의 변위를 가진 소자를 사용해야 한다. 피에조 밸브의 특성으로는 아날로그 신호로 작동이 되어야 하며, 유량신호를 피드백하여 밸브의 구동 전압을 정밀하게 제어 되어야 한다. 피드백 제어를 위해 압력센서는 XCS-190 Series를 사용하여 낮은 유량에서도 민감하게 반응하도록 제작하였으며, 고전압이 유기 되었을 때 제어기를 보호하기 위한 정션박스를 설치하였다. 밸브 제어기는 피에조 밸브의 개방 속도를 높이기 위해 밸브 구동 전압을 순간적으로 높이는 POP 전압을 생성하는 기능과 유량 신호를 피드백해서 밸브 구동 전압을 정밀 제어 하는 기능을 가지고 있다. 제어장치는 아날로그 및 디지털 제어회로의 전원용 +15 V DC와 밸브 구동용 +250 V DC 출력용의 전원 공급 장치(Power supply unit), 펄스 및 트리거 신호를 생성하는 Master Programmer unit), Pop 전압과 피드백의 중요한 기능을 수행하는 Valve controller unit로 제작 되었다. 피에조 밸브와 제어기는 상호 작용하여 동작을 원활히 할 수 있도록 특성 실험을 진행하여야 하며, 진공상태에서 Lack의 유무를 확인하여야 한다. 현재 개발 제작된 밸브의 진공누설시험 및 특성실험을 진행하고 있으며, KSTAR 5차 캠페인에 적용할 계획이다.

• 항공우주기술
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• 제7권2호
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• pp.162-169
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• 2008

추력제어를 목적으로 제작된 제어밸브를 AMESim 시뮬레이터를 통해 모델링을 수행했다. 제어밸브와 유사하게 모델링하여 여러 물리적인 동특성을 시뮬레이션을 통해 예측했다. BLDC 모터를 이용하는 제어밸브 제어를 위하여 속도제어기법을 제안했으며, 시뮬레이션 및 시험을 통해 그 성능을 증명했다. 제어밸브에 대한 2차 필터(Pre-Filters)를 사용하여 적절한 안정성 이득을 확보했다. BLDC 모터의 속도제어 기법을 이용하는 제어밸브는 PI 게인 스케줄링 기법 보다 시스템 활용 시 용이하고, 유량제어 시험결과를 통해 시스템에 적용 가능성을 시사했다.

• 제어로봇시스템학회지
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• 제2권1호
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• pp.18-24
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• 1996

본 연구에서는 향후 초소형, 초저가의 ABS가 개발되어 보편적으로 차량에 장착될 것을 대비해 독자적으로 설계, 제작된 ABS에 대해 제시하고자 한다. 개발의 목표는 유압 모듈레이터의 핵심 부품인 솔레노이드 밸브의 개발과 장착성이 우수한 소형의 PCB(Printed Circuit Board)형의 ECU(Electronic Control Unit)이다. 특히 개발된 밸브의 경우 현재 범용적으로 많이 사용되는 2포지션 2웨이 밸브가 아닌 2포지션 3웨이 밸브이며, 이로써 1채널당 브레이크 라인 압력을 제어하기 위해 1개의 밸브만 소요된다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권4호
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• pp.50-59
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• 2019

플랩제어시스템의 주요 구성품인 주제어밸브의 설계는 실제 제작 경험을 바탕으로 반복-오차 방법에 의존하여 수행하였다. 본 논문에서는 모델 기반의 부품 설계 방법을 제안하였다. 플랩제어시스템은 주제어 밸브, 고장-안전 밸브, 솔레노이드 밸브, LVDT, 구동 모터 등으로 구성된다. 주제어밸브는 주로 스풀과 슬롯으로 구성된다. 주제어밸브의 중요한 설계변수는 슬롯의 폭 (Slot Width), 오버 랩(Overlap) 및 간극(Clearance)이다. AMESim을 활용하여 주 제어 밸브의 유로를 모델링하고 해석하였다. 제안된 설계절차를 적용한 결과 허용된 가공오차 범위 내에서 요구 성능을 충족함을 확인하였다.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능시스템학회 2008년도 춘계학술대회 학술발표회 논문집
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• pp.313-316
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• 2008

에어컨 시스템은 압축기(Compressor), 응축기(Condenser), 증발기(Evaporator)와 확장밸브(Expansion Valve)로 구성되며, 에어컨 시스템에서 과열도와 저압(증발기의 압력)은 시스템의 효율 증대 및 성능 개선과 안정성에 대하여 결정적인 영향을 미친다. 따라서, 과열도와 저압을 조절하기 위해, 각각의 압축기내의 인버터 주파수와 확장밸브의 개도 제어가 중요하며 선형과 비선형 시스템 모두에 대하여 견실한 성능을 나타내고, 외란에 대하여 강인한 성능을 보이는 퍼지 제어기를 설계한다. 본 논문에서는 과열도와 저압을 제어하기 위하여, 3대의 확장밸브와 1대의 압축기를 가진 에어컨 시스템에 대하여 다중 퍼지 제어기를 설계한다. 또한, 각 제어 플랜트에 대하여 최적의 퍼지 제어기를 설계하기 위하여 3가지 최적화 알고리즘을 사용한다. 즉, 직렬 유전자 알고리즘(Serial Genetic Algorithm; SGA)과 병렬 유전자 알고리즘인 계층적 공정 경쟁 유전자 알고리즘(Hierarchical Fair Competition Genetic Algorithm; HFCGA), 그리고 Particle Swarm Optimization(PSO)을 사용하여 다중 퍼지 제어기를 최적화하고 시뮬레이션의 결과를 비교한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권3호
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• pp.292-301
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• 2014

본 논문은 밸러스트 탱크용 분산형 독립전기유압식 원격밸브제어시스템을 개발하기 위하여 밸브개폐를 제어하는 슬레이브시스템과 다수의 슬레이브시스템을 제어감시하는 마스터시스템, 정보교환을 위하여 실시간 제어시스템에서 사용되는 이중화 모드버스 통신시스템, 선박의 통합관리 시스템에 접속 가능한 이더넷 모드버스 TCP/IP 통신시스템을 구현한다. 또한 퍼지기반 고장진단 시스템을 추가하여 시스템의 열화를 예측하고 정비시간을 단축함으로써 선박용 밸러스트 밸브 제어시스템의 안전성과 신뢰성을 높인다. 그리고 선박의 통합제어 시스템과 연계할 수 있는지를 확인할 수 있도록 이더넷 시뮬레이터를 개발하고 이들 장치의 시험에 대하여 기술한다.