• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권11호
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• pp.11-19
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• 2021

본 논문은 충전식 배터리의 단점을 보완하여 급속 충전과 방전이 가능하고 높은 전력 효율 및 반영구적인 충·방전 사이클 수명의 특성을 갖는 수퍼커패시터를 보조 전력 저장장치로 사용하여 전력 관리 시스템에 결합한 프로토타입 플랫폼을 제안한다. 본 논문의 플랫폼을 위해 물리적인 환경 변화에 따른 태양광 패널에서의 공급 전력 차단 혹은 재개 상태를 마이크로컨트롤러에 연결된 인터럽트를 통해 감지할 수 있는 기법을 개발하였다. 연속적인 전원 공급이 보장되지 않는 컴퓨팅 환경에서 데이터의 유실을 방지하기 위해 전원 공급이 차단되는 경우 휘발성 메모리에 있는 프로그램 문맥 및 데이터를 비휘발성 메모리로 이전하는 낮은 수준의 시스템 소프트웨어를 마이크로컨트롤러에 구현하였다. 실험을 통해 슈퍼커패시터가 보조 전력 저장장치로서 일시적 전원 공급에 효과적으로 하는지를 검증하였으며 다양한 벤치마크를 통해 전원 상태 감지 및 휘발성 메모리에서 비휘발성 메모리로의 프로그램 문맥 및 데이터의 이전 기법이 낮은 오버헤드를 갖음을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제29권1호
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• pp.1-9
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• 2024

본 논문에서는 LoRaEnergySim에 최적의 실시간 스케줄링 알고리즘으로 알려진 ED-H 스케줄링 알고리즘을 연동하여 LoRaWAN 클래스-A 단말기에 슈퍼 커패시터 기반의 에너지 하베스팅 시스템을 전원 공급 장치를 적용하였을 때 시간 제약성을 갖는 LoRaWAN 컨트롤러의 태스크와 응용 태스크의 실시간 스케줄링 알고리즘 간의 상호 시뮬레이션이 가능하도록 한다. 이를 위해 LoRaWAN의 상태와 상태 전환에 따른 시간과 에너지 특성을 로그 형태로 추출하고 타임 슬롯 기반의 ED-H 스케줄링 알고리즘에 적합하도록 태스크 모델을 수립하고 태스크가 CPU에 의해서 수행되는 특성에 따라 알고리즘이 시간 제약성을 만족하며 태스크를 수행할 수 있도록 확장하였다. 본 논문에서 제안한 기법의 평가를 위해 LoRaEnergySim 시뮬레이션 결과가 제시된 동일 환경에서 패킷 송수신이 수행되는 것과 동시에 10%에서 90%의 CPU 점유율을 갖는 다양한 시간과 에너지 특성을 갖는 태스크 집합에 대해 ED-H 스케줄링 알고리즘을 수행하였으며, 실험 결과로 스케줄링 알고리즘에 따라 시간 제약성의 만족을 위해 슈퍼 커패시터의 에너지가 고갈되지 않는 한 태스크의 시급성을 우선하여 사용하는 것을 확인하여 상호 시뮬레이션의 적용 가능성을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1352-1353
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• 2011

친환경에너지원인 연료전지시스템에서 구조상 발생되는 문제점인 발전기와 같은 동작 특성과 느린 동특성으로 에너지를 저장할 수 있는 능력이 없다. 이를 보안하고자 400V급 승압형 풀브릿지 컨버터와 수퍼커패시터를 이용한 양방향 하프브릿지 컨버터를 적용하여 부하에 따른 낮은 출력전압을 승압하고 연료전지시스템 특성상 느린 동특성과 부하에 따른 출력변동을 슈퍼 커패시터를 이용하여 빠르게 충 방전함으로써 연료전지시스템으로도 상용전원과 같은 시스템에 적용 가능함을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다.

• 공업화학
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• 제34권4호
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• pp.426-433
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• 2023

바이오 폐기물의 활용도를 높이기 위해 오일 추출 및 KOH 활성화를 통해 제조된 커피 찌꺼기 기반 활성탄소를 이용하여 슈퍼커패시터 성능을 고찰하였다. 커피 찌꺼기에 오일 추출은 노말헥산 및 아이소프로필 알코올 용매를 사용한 용매 추출로 수행되었다. 오일 추출 후 KOH 활성화를 통해 제조된 AC_CG-Hexane/IPA는 오일 추출 없이 KOH 활성화로만 제조된 AC_CG보다 비표면적은 최대 16% 및 평균 기공 크기는 최대 2.54 nm로 증가되었다. 또한, 커피 찌꺼기의 오일 추출함에 따라 제조된 활성탄소의 pyrrolic/pyridinic N 작용기는 증가되었다. 순환전압전류법 측정 실험으로부터, 10 mV/s의 전압 주사 속도에서 AC_CG-Hexane/IPA의 비정전용량은 133 F/g으로, AC_CG (100 F/g)의 비정전용량에 비해 33% 향상된 값을 나타냈다. 그 결과 커피 찌꺼기의 오일 추출을 통한 성분 제거를 통하여 활성탄소의 메조기공의 크기 및 비표면적의 부피 향상과 pyrrolic/pyridinic N 작용기가 전기화학적 활성으로 전기전도도를 증가로 인한 시너지 효과로 향상된 전기화학적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 바이오 폐기물인 커피 찌꺼기의 재활용 방법 및 적용에 대해 제시하였으며, 고성능 슈퍼커패시터의 전극 재료로 활용할 수 있는 효율적인 방법 중 하나라고 판단된다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
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• 제8권11호
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• pp.215-222
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• 2018

본 논문에서는 슈퍼커패시터를 적용한 에너지 저장장치에 대해서 연구하였다. 납축전지등을 사용하였던 기존방식과는 다르게 슈퍼커패시터를 사용하여 고출력을 달성할 수 있으며, 이러한 특징으로 인하여 연구된 저장장치는 비상전원용 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 전력품질 개선이나 짧은 순간에 큰 출력을 요구하는 고속 기동용 모터등의 전원시스템으로도 사용이 가능한 장점이 있다. 에너지변환 시스템은 양방향 인버터와 컨버터로 구성되어 고속, 고출력의 충전, 방전을 수행할 수 있는 장점도 있다. 양방향 인버터를 이용한 two loop 제어기 설계 방법이 제시되었고, 실험과 제작을 통해 설계 방법의 정합성을 입증하였다. 설계 순서는 먼저 상태공간 평균화 기법과 Decoupling 기법을 이용하여 선형화된 전달함수를 계산하였다. 다음 20% 오버슈트와 안정시간을 만족시키는 전류 제어기 설계를 한 후에 오버슈트 없는 전압과 10배 이상 느린 안정시간을 가지는 전압제어기를 설계한 후 단위계단응답 커브를 통해 원하는 설계특성이 나오는 지를 확인하는 과정으로 이루어진다. 설계된 제어기들은 계통과 단위 역률을 이루며 제어되기 때문에 전력품질 향상을 이룰 수 있으며, 빠른 응답특성과 정상상태 오차를 0으로 만들 수 있는 우수한 제어특성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.917_918
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• 2009

최근 전기 구동 시스템을 갖춘 친환경적인 하이브리드 자동차 혹은 전기 자동차에 대한 관심이 늘고 있다. 본 논문에서는 비교적 구조가 간단한 자전거에 쉽게 적용될 수 있는 BLDC 모터를 기준으로, 전기자전거 주행 상황에 있어서의 슈퍼커패시터를 이용한 회생 에너지 제어에 대하여 언급한다. 회생 에너지를 최대한 슈퍼캐패시터에 전달할 수 있는 제어 방법을 제시하고 이를 컴퓨터 모의 실험을 통해 확인한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.39-40
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• 2014

최근 차량은 기존의 화석연료를 사용하는 엔진과 배터리로부터 전원을 공급받는 전동기를 연결하는 구조로 연비를 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 가속 시 배터리 방전으로부터 전원을 공급받고, 감속 시 회생제동을 통해 배터리 충전을 반복한다. 이로 인한 배터리의 수명한계 및 전력 한계 등을 보완하기 위해서 초고용량 커패시터를 배터리와 함께 사용하는 이중 보조 동력원에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 배터리 수명 개선을 위해 배터리와 슈퍼커 패시터를 병렬 운전하는 5kW급 양방향 DC/DC 컨버터를 설계하여 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.160-162
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• 2007

This paper presents a method to identify the equivalent circuit parameters by experiment results of supercapacitor model based on transmission line. In order to validate this method, a model of supercapacitor is verified and implemented by using the PSIM software. Experimental and simulation results are compared to verify the electric modeling of supercapacitors.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제16권2호
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• pp.392-401
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• 2020

연구목적: 본 연구는 비상시의 예비전원장치로 사용 가능한 리튬이온커패시터의 동작 특성을 분석하고, 충·방전시의 선형비례특성을 이용하여 전압을 측정하는 것으로도 예비전원장치의 동작 이상 유무를 판단 할 수 있는 실험근거의 제공을 목적으로 한다. 연구방법: 본 연구를 위한 방법으로 먼저 기존 예비전원장치와 리튬이온커패시터에 대한 동작원리 및 특성을 분석하고, 다음으로 실험에 사용한 유도등의 구성도와 시스템 블록도에 따라 리튬이온커패시터의 전압 측정을 통해 배터리의 보유 전력량을 확인하는 전압대역별 방전전력량 측정 값 테스트와 유도등을 이용한 동작 테스트 실험으로 진행한다. 연구결과: 리튬이온커패시터의 선형비례특성을 이용한 충전전압을 확인하는 것만으로도 정확하게 유도등 램프의 유효동작 시간을 추론 할 수 있는 근거를 제시하고 있다. 결론: 재난 상황 시 리튬이온커패시터를 비상유도등의 예비전원장치로 사용함으로써 비상유도등의 완전 방전을 미연에 방지하고, 예비전원장치의 정상 작동 수행의 문제가 발생하지 않게 하며, 간단한 전압측정만으로도 예비전원장치의 이상 유무를 확인 할 수 있게 하여 향후 피난설비 적용에 많은 활용도를 제시하고자 하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.49-56
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• 2009

본 논문에서는 철도 시스템에 에너지 저장장치를 도입하여 충 방전을 통한 가선전압의 안정화와 회생에너지의 효율적인 사용을 모의하였다. 이를 위해 간단한 철도 모델과 적절한 제어기법을 제시하였다. 가선전압의 영역을 제어가 필요한 두 영역과 정상운전 영역으로 구분하여 전압제어를 하고, 슈퍼커패시터의 전류제한을 충족시키기 위하여 전류제어를 병행하였다. 이를 바탕으로 에너지의 저장, 방출을 시뮬레이션을 통하여 확인하였고, 철도의 운전 상태에 따라 에너지 충 방전을 통한 에너지 효율을 살펴보았다.