전력산업의 연구개발투자는 국가경제에 미치는 영향뿐만 아니라 사회후생극대화측면에서도 그 영향은 상당히 크다. 이러한 연구개발투자가 얼마나 효율적으로 이루어져왔나를 분석하여 볼 필요가 있다. 따라서 규제하에서의 독점기업의 적정 연구개발투자규모는 연구개발탄력성과 가격탄력성의 비율로서 결정된다는 것을 수식으로 도출하여 전력산업의 연구개발투자의 효율성유무를 검증하였다. 그 결과 비용이 증가하면 전력판매랑은 증가하여 규모의 경제가 없는 것으로 나타났으며, 규모의 경제를 증가시키기 위해 투자되는 연구개발투자의 정도를 나타내는 연구개발투자집약도는 가격-비용 마진에 부의 효과를 나타내어 현재 전력산업은 연구개발투자가 비효율적으로 이루어지고 있음을 알 수 있다.
본 논문은 GaN HEMT (Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 Class-J 모드를 적용한 고효율, 광대역 특성을 갖는 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 제안된 Class-J 모드 전력증폭기의 정합회로는 2차 고조파 임피던스가 리액턴스 성분만 갖도록 하였으며, 1.4 ~ 2.6 GHz 주파수대역내에서 연속파 (CW) 신호를 사용하여 $40{\pm}1$ dBm의 출력 전력과 50 % 이상의 전력부가효율 (Power-Added Efficiency, PAE) 및 60 % 이상의 드레인 효율 (Drain Efficiency, DE)이 측정되었다.
전세계적인 에너지 효율 향상의 일환으로 직류전원공급과 이용기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 디지털 부하가 밀집한 수용가를 중심으로 직류전원 기반의 수전설비를 확대하기 위한 연구와 실증시험이 진행중에 있다. 이와 같이 직류전원을 사용하는 수용가가 증가할 경우 국가적인 차원에서 DC 전원을 공급하는 인프라를 구축하는 것이 바람직할 것이다. 따라서 본 고에서는 전력공급자 측면에서 DC 전원 수요증가에 대한 DC 전원 인프라 구축과 이를 위해 필요한 기술개발 방안에 대해 검토하였다.
Conventional buck-boost converter has the disadvantage that the output voltage is inverted. The single phase non-inverting buck-boost converter(SPNIBBC) used four swithes has H-bridge type Circuit. The output voltage is not inverted. The SPNIBBC can be controlled by the single carrier method and the dual carrier method according to the modulation method. In this paper, we have fabricated the converter and compared the efficiency according to the modulation method.
본 논문에서는 소프트 스위칭 다상 부스트 컨버터 회로를 제안하였다. 태양의 일사량 및 주위온도 등에 의해 출력전압의 변동이 많은 태양전지로부터 정전압을 얻기 위해서 고효율의 전력변환 장치가 필요하다. 제안된 컨버터를 이용하여 동작 범위 내에서 변동하는 입력전압을 정출력전압으로 제어하고, 입력전류 리플과 출력전압 리플을 저감시킬 수 있다. 또한 ZVS, ZCS를 이용하여 스위칭 순간에 Turn-on, Turn-off 손실을 감소할 수 있다. 본 논문에서는 소프트 스위칭 다상 부스트 컨버터를 적용하여 시뮬레이션을 수행하였다.
본 논문에서는 저가형 고효율의 탭인덕터 벅-부스트 마이크로 인버터를 제안한다. 제안하는 인버터는 정상상태 연속모드(CCM)에서 단상전력계통에 고역률의 정현파전류를 공급할 수 있는 새로운 구조이다. 강압시에는 벅모드로 동작하며, 승압시에는 탭인덕터 부스트 모드로 동작한다. 정류형태의 전류를 2차측에 공급하면, 낮은 주파수를 사용하는 전파정류 인버터가 고역률의 교류 파형으로 변환한다. 벅부스트에 탭인덕터를 적용함으로써 권선비에 따른 시비율을 조절할 수 있어 극단적인 승압시에도 벅부스트의 도통을 적절히 유지할 수 있다. 제안하는 인버터는 정상상태 연속모드(CCM)에서 PSIM을 통해 시뮬레이션을 하여 증명하였다.
친환경에너지에 대한 요구가 높아지면서 전기에너지의 사용은 계속 증가하고 있다. 최근 친환경, 에너지 절약을 위해서 유도가열을 이용한 여러 가지 가열방식에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 전자유도현상을 이용한 유도가 열방식을 이용하여 보다 친환경적이고 에너지 절약이 가능한 전기온풍기를 설게 제작하였다. 온풍기는 송풍부, 유도가열부 및 전력변환부 등 3부분으로 구성하였다. 유도가열부는 송풍부에 결합되어 송풍부로부터 발생된 바람이 가열되어 분출되며, 전력변환부는 고주파를 인가하여 자속을 발생시킴으로써 유도가열부의 내부를 가열시킨다. 발열방식은 유도가열의 원리를 적용하고, 전력변환효율성을 높이기 위해 공진형 인버터를 사용하였다. 공진형 인버터는 풀브리지 전압형 직렬부하 공진형 인버터를 사용하였다. 유도가열부는 세라믹 계열의 절연체와 SUS40계열의 금속체를 사용했으며, 전력변환부는 정류부, 필터부 및 공진형 인버터부 등으로 구성 하였다. 본 연구에서 제안한 전기온풍기는 기존의 전기히터와 가스히터 등과 비교한 결과, 온도 상승속도가 빠르고, 사용에너지 비용이 절감되는 등 경제성도 있음을 보였다. 개발된 전기온풍기는 가정용, 상업용 및 농업용 등 여러 분야에 친환경 에너지절감형 온풍기로의 적용 가능성이 있다.
도심용 무인항공기의 사용범위가 넓어지면서 다양한 미션을 효율적으로 수행하기 위해서는 배터리를 합리적으로 운용해야 한다. 배터리를 합리적으로 운용하기 위해서는 실제 비행 미션을 수행하기 전에 다양한 시뮬레이션을 통해 최적의 경로를 도출할 수 있다. 이를 위해서는 배터리의 전력 소모 및 에너지 잔량을 예측 하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 도심용 무인항공기의 비행 중 속도 및 가속도에 따른 소비전력 간의 관계성을 분석하고 이를 이용해 빠르게 소비전력을 도출 할 수 있는 선형 전력 소모 모델을 도출하였다. 또한, 정확한 전력 소모를 예측하기 위해서 딥러닝에 기반한 전력 소모 모델을 도출하였다. 이때 정확하며 효율적인 전력소모 모델을 얻기 위해 모델링 입력 값으로 1) GPS 3축 속도 및 가속도, 2) IMU 3축 속도, 3) IMU 3축 속도 및 가속도 데이터를 사용한 모델들을 도출하여 비교하였다. 최종적으로 얻은 모델은 전력소모 오차율 5.86%을 얻었으며, 누적 에너지 오차율 1.50%를 얻었다.
일반적으로 자기장을 이용하는 무선전력 전송 방식은 노이즈, 금속 영향성, 발열, 위치에 따른 에너지 효율이 달라지는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 전기장을 이용하여 자동차 전, 후면에 있는 유리를 통해 전기자동차를 무선으로 충전하는 컨버터를 제안한다. 송, 수신부 회로는 유리를 유전체로 만들어진 작은 커패시터와 Quality-factor (Q-factor)를 보상하기 위해 두 개의 변압기를 이용한 임피던스 변환과 스위칭 손실을 최소화하기 위한 LLC직렬공진 동작을 사용하였다. 그 결과 제안하는 컨버터는 대용량 전력전송과 소프트 스위칭을 통한 높은 효율을 얻을 수 있었다. 제안하는 회로의 동작과 특성을 검증하기 위하여 유리를 이용한 커패시터를 구성하고 1.2KW 송, 수신 회로를 설계 및 제작하여 검증 하였다.
본 논문에서는 비상전원 기능을 갖는 고효율 3kW급 하이브리드 ESS를 제안한다. 제안하는 시스템은 정상운전모드 시 태양광에너지를 배터리에 충전하거나 가정용부하에 공급 또는 여분의 전력을 계통에 보낼 수 있고 전력 수요가 많을 시에는 배터리의 에너지를 이용하여 부하평준화를 할 수 있을 뿐 아니라 계통사고 시 부하에 끊김없는 에너지를 공급 할 수 있는 비상전원기능을 갖는다. 각 운전모드에 대한 제어알고리즘과 각 부 전력변환기의 효율을 시제품을 통하여 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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