본 논문은 고압방전(HID)램프용 안정기의 효율을 향상시키기 위하여 자기식 안정기의 코아 및 코일의 권회수에 따른 특성을 분석하고 이를 바탕으로 코아를 설계하는 것이다. 코아의 재질 및 형상에 따른 자속분포를 자계해석 프로그램으로 해석하여, 기존 제품안정기 효율 90%에 비해 향상시킬수 있는 기초배경 및 설계 방안을 제시하였다.
본 논문에서는 근사 이산-시간 모델 기반 지능형 디지털 재설계 기법의 타당성에 대해서 논의한다. 타당성을 검증하기 위해 재설계된 디지털 제어 퍼지 시스템의 안정도 및 상태-정합에 특성이 분석된다. 구체적으로 근사 이산-시간 모델들의 상태 사이의 비정합의 크기가 충분히 작으면 재설계된 디지털 제어 퍼지 시스템의 평형점은 점근적 안정함을 보인다. 또한 이러한 비정합이 영으로 수렴함에 따라 재설계된 디지털 제어 퍼지 시스템과 주어진 아날로그 제어시스템 사이의 비정합은 매우 작아짐을 보인다.
본 논문에서는 강인 안정도 이론을 이용한 유도전동기의 전류 제어기 설계 기법을 제안한다. 제안한 전류 제어기의 설계 기법은 파라미터 변동에 패해 안정도 마진(Stability Margin)을 확보할 수 있도록 제어기의 이득을 선정하는 방식으로 Kharitonov의 강인 안정도 이론을 사용하고 있다. 또한 시뮬레이션을 통해 설계된 전류 제어기의 특성을 일반적인 설계기법을 적용한 전류 제어기의 특성과 비교하여 제안된 설계 기법의 우수성을 입증하였고 0.75kW 유도전동기 구동 시스템을 이용하여 우수한 전류 제어 특성을 확인하였다.
본 논문에서는 항공기의 제어 안정성(Control Stability)과 조종성(Controllability), 그리고 기계 하중을 줄여 구조와 공기역학적인 안정성을 향상시키기 위해 고양력장치(High-lift Device)인 플랩에 탭이 추가된 익형을 설계하였다. 이 과정에서 한정된 해석자원 때문에 많은 설계조건을 해석하는데 어려움이 있었다. 이를 해결 하기위해 얇은 익형 해석(Thin Airfoil Theory)을 이용하여 지정된 설계구속조건을 통해 시위선을 지정하고 이를 바탕으로 두께를 부여하여 최종적인 익형을 설계하였다. EDISON CFD 2.0 Solver를 이용해 최종 설계한 익형의 성능을 해석하였다. 이를 바탕으로 플랩만 존재하는 익형에 비해 양력손실률이 15%이하로 감소하고, 힌지 모멘트가 최소인 공기역학적 익형을 산출하였다.
최근 지구 환경변화에 따른 기후변화의 영향으로 이상홍수 발생의 위험성이 증가하고, 상습적으로 홍수피해가 반복되고 있다. 홍수피해의 원인 중 하나인 하천제방의 붕괴는 월류, 침식, 제체불안정, 구조물에 의한 파괴 등으로 구분되고 이 중 월류 및 침식은 제방 파괴의 주된 원인으로 최근 통계자료에 보고되고 있다. 제방붕괴의 주된 원인 중 하나인 침식파괴로부터 제방을 보호하기 위해 제내지 사면에 호안공을 설치하며, 하천설계기준 해설(2009)에서는 제방 또는 하안을 유수에 의한 파괴와 침식으로부터 직접 보호하기 위해 제방 앞비탈에 설치하는 구조물로 정의하고 있다. 특히 사행하천의 만곡부에서는 제방파괴의 위험성이 높을 뿐만 아니라 국부적으로 집중되는 유속분포는 제방의 안정성을 위협한다. 또한 원심력, 2차류(secondary flow) 등에 의한 수위상승 등에 의해 제방이 파괴되고 월류되어 홍수피해가 발생할 가능성이 큰 취약지점이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 만곡부 흐름 특성을 분석하고 수리실험을 통해 측정된 유속 및 수위분포 결과와 비교하여 분석하였다. 또한 수리실험에서 도출된 호안 붕괴 시의 흐름을 구현하여 호안 붕괴 시 국부유속 및 전단응력을 계산하고 만곡부 호안의 안정성을 위한 설계인자를 분석하였다. 연구결과로 제시된 만곡부 안정성을 위한 설계인자는 국외 호안공 설계식과 비교하여 국부유속 및 전단응력의 설계인자의 적합성을 검토하고 국내 만곡부 호안의 안정성 설계기법개발에 도움이 될 수 있는 설계인자를 제시하고자 한다.
본 논문에서는 역률 개선용 제어 IC를 사용하여 고압나트륨램프의 역률을 개선시킨 전자석 안정기를 제안하였다. 또한 인버터 회로를 설계하여 시동전압의 과도특성을 해석하였으며, 전원측에 EMI 필터를 설계하여 전자식 안정기 시스템을 보호하였다. 자기식 안정기와 전자식 안정기에 대한 역률, THD 및 광속 등의 전기적 특성을 비교 측정하였다. 제안된 고압나트륨램프용 전자식 안정기의 출력을 측정한 결과 역률은 99.9[%], THD는 4.51[%]로 나타났다.
다구찌 방법을 이용하여 안정거울 시스템의 민감도 해석, 강건설계 및 공차설계를 행하였다. 민감도 해석을 통해 안정거울 시스템의 안정화 성능에 크게 영향을 미치는 7개의 중요한 설계변수를 도출하였다. $m_{M}$이 안정화 성능에 가장 크게 영향을 주므로 공차범위를 줄여야 한다. $m_{M}$, $m_{B}$, $K_{MB}$ , $p_{3}$, $b_{3}$는 공차범위가 크게 안정화 성능에 영향을 미치지 못함을 알 수 있다. 기타의 변수들은 각각 하한공차 및 상한공차로 주어진다.
본 논문에서는 프랜트 설계 단계에서 안정도 해석을 행함에 있어 부하모델의 차이가 안정도 해석 결과에 미치는 영향을 비교 평가하였다. 플랜트 부하의 대부분인 유도전동기 모델을 달리 적용함에 따라 안정도 해석 시 최대 허용 고장제거시간이 매우 다르게 나타난다는 것을 보여 주었다. 또한 유도전동기의 모델 표현을 달리함에 따라 고장제거 후 모선의 전압회복 특성과 전동기 속도 회복 특성이 매우 달라짐을 보여 주면서 산업플랜트 보호계전 시스템 설계를 위한 안정도 해석 시 유도전동기 모델 적용방법에 있어 유의하여 할 사항을 제시하였다.
본 논문은 Spice해석을 이용하여 push-pull inverter 방식의 전자식 안정기회로를 해석하고 안정기를 설계 제작하였다. Spice 시뮬레이션을 사용함으로서 전자식 안정기의 설계에 있어서 전기적 특성을 예측, 평가 할 수 있었고 이를 바탕으로 145W저압 UV램프용 전자식 안정기를 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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