• 한국광학회지
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• 제18권4호
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• pp.264-269
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• 2007

기존 필라멘트 방식의 루미나리에용 조명의 단점을 극복하기 위해 필라멘트를 LED로 바꾸기 위한 연구가 활발하게 진행 중이다. 본 연구는 루미나리에용에 적합한 LED패키지 구조를 만들기 위해 ray tracing simulator를 이용해 다양한 구조를 모델링하고 시뮬레이션을 통해 각 구조에서의 배광분포를 측정하였다. 시뮬레이션 결과, LED 패키지의 내부 반사경의 각을 증가시킬수록 배광분포가 두 개의 피크로 갈라지면서 피크간의 각이 점점 커졌다. 또한 외부 반사경 각이 증가함에 따라 양쪽 피크간의 각이 점점 줄어들다가 $50^{\circ}$를 기준으로 다시 증가하였다. 이러한 결과는 LED에서 발생한 빛이 두 개의 반사경에 의하여 반사되는 각도가 달라짐에 의하여 발생함을 알 수 있었다. Ray tracing simulator를 이용하여 구한 LED 패키지 구조의 조건을 적용하여 루미나리에용 LED패키지를 제작하였고 배광분포 측정기를 이용해 광 특성을 측정하였으며 시뮬레이션의 결과와 유사한 특성을 얻었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.129-136
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• 2004

본 논문에서는 ADPCM을 이용하여 보다 효율적인 음성전송을 위한 4배속 가변임계값을 갖는 음성 부호화법을 제안하였으며 TMS320C6711-DSP를 사용하여 제안된 알고리즘의 실시간 음성 처리 구현을 다루었다. 본 논문에서는 ADPCM 알고리즘을 개선하여 입력 신호 및 주변 환경에 따라 변환율을 16[kbps], 24[kbps], 32[kbps], 40[kbps]로 가변하는 음성부호화 방법을 제시하고 이를 DSP를 이용하여 Encoding과 Decoding을 실시간으로 구현하여 좋은 음질의 음성 신호를 보다 적은 비트 수로 전송하고자 하였다. 이를 위하여 영교차율(Zero Crossing Rate)을 이용하여 소음의 우세한 정도를 구분하여, 임계값을 가변 시키도록 하였으며 소음이 우세한 환경에서는 4가지 변환율 가운데 낮은 변환율을 사용하도록 하여 전송 비트 수를 줄이도록 하였으며, 소음이 열세한 환경에서는 높은 변환율을 사용하도록 하여 좋은 음질을 갖도록 하였다. 음성 대화의 많은 구간이 거의 묵음인 구간이 많으므로, 음질은 40[kbps] 수준의 음질을 유지하면서 이 보다 낮은 데이터 비트수를 유지할 수 있음을 시뮬레이션과 실험으로 보였다. 구현에 사용된 TMS320C6711-DSK board는 128[K]의 플래쉬 메모리를 가지고 있고 1333MIPS의 처리속도를 가지므로 제안된 알고리즘을 실시간 구현하기에 충분한 조건을 가지고 있다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.95-104
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• 2003

전기 철도계통은 기존 전력계통과 달리 단상, 대용량 부하로 필연적으로 전압강하, 전압불평형 및 고조파 왜곡 등의 전력품질의 문제가 발생한다. 이러한 문제점 중 상시전압강하는 전력품질의 가중 중요한 요소로서 SVC(Static Var Compensator) 또는 STACOM(Static Compensator)를 설치하여 전압강하를 보상하는 연구가 수행되었다. 또한 순시전압강하는 고속으로 운전중인 철도차량의 제어 및 안전에 상당한 영향을 미칠것으로 예상된다. 따라서 본 논문에서는 AT(Auto Transformer)급전계통에 적용되는 순간전압강하 보상장치에 관한 연구를 수행하였다. 순간전압강하에 의한 철도차량의 과도해석을 위해 전원, 철도급전변압기, AT, 철도선로 및 철도 차량부하를 모델링 하였다. 또한 순간전압강하 발생시 철도차량부하의 과도특성을 분석하였고 이를 보상하기위한 순간전압강하 보상장치 (DVR:Dynamic Voltage Restorer)를 제안하였다. 순간전압강하 보상 시뮬레이션 결과, 순간전압강하 보상장치의 철도급전계통의 적용은 상당히 유용함을 알수있었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.68-76
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• 2000

로켓이나 2족 보행 로봇(Biped Robots)의 자세 제어에 응용되는 도립진자 시스템(Inverted Penduhum System)은 대표적 비선행 시스템으로 수학적 모델링이 대단히 어려우며, 모델링올 하였다 하더라도 복잡한 구조가 된다. 이의 해결을 위한 고전적인 제어 기법으로 1970년대 이후부터는, 신경회로망과 퍼지, 카오스, 유전 알고리증을 이용한 제어 기법들이 도립진자의 안정화 제어에 적용되어져고 있으며, 최근 신경회로망의 자동설계 기법들과 유전 또는 전화 알고리즘올 이용한 신경회로망의 구축 기법인 종래의 진화형 선정회로 제어기(ENNC : Evohing Neural Network Controller)가 시도되어지고 있다. 그러나 종래의 ENNC의 전화방식은 노드(뉴런)단위로 교배하며, 특히, 활성화 함수를 지닌 은닉층의 뉴런이 입력층의 뉴런으로 대체되는 경우, 입력층 뉴런과 출력층 뉴런 사이의 결합 가중치가 삭제되지 않는 등의 문제점이 지적될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 도립진자 시스템의 안정화 제어를 위하여 선택, 교배, 돌연변이의 진화 연산자에 의해 일시에 최적의 구조와 결합가중치로 진화시켜 가능 새로운 형태의 ENNC를 제안하고자 한디. 또한, 다양한 초기치에 적응된 최적 구조와 결합가중치를 갖는 새로운 형태의 ENNC를 시뮬레이션율 통하여 얻고, 이를 ADA-2310보드 및 80586 마이크로 프로세서로 실현하여, 도립진자 시스템의 안정화 제어에 적용함으로써 본 논운에서 제안한 ENNC의 우수성과 강인성을 입증하고자 한다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.27-34
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• 2005

본 논문에서는 2개의 컨버터 구조를 갖는 삼상 계통 연계형 UPS에 대하여 연구한다. 삼상UPS시스템은 2개의 능동 전력 보상기 구조로 이루어져 있다. 하나는 직렬형으로 .전원전압과 동상의 전압원으로 동작하여 전원전압의 변동, 왜곡시에도 정현파 전원전류와 고역률을 갖도록 동작한다. 병렬형은 전원전압과 위상을 맞춘 종전의 정현파 전압원으로 동작하여 부하에 안정되고 낮은 THD를 갖는 정현파 전압을 공급한다. 본 논문에서는 직렬형, 병렬형 능동보상기에서 전원전압의 크기에 따라 충전 방법에 대하여 제시한다. 종전의 계통 연계형 UPS는 DC 충전과 출력전압을 동시에 제어하였는데, 2개의 컨버터 구조를 갖는 UPS 시스템에서는 직렬형 보상기도 DC 충전을 할 수 있어 직렬형과 병렬형을 사용한 충전 알고리듬을 연구할 필요가 있다. 따라서 DC link단의 전압을 안정시켜 본래의 직렬형, 병렬형 구조의 보상기의 안정성 향상에 기여할 수가 있다. 제안된 방법의 타당성은 시뮬레이션과 실험 결과를 통하여 입증된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.28-35
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• 2006

최근들어 빌딩내에 있는 많은 전기 전자 통신설비들은 기기 보호 및 안전을 위하여 반드시 접지를 필요로 하며, 고장 전류가 같은 빌딩내에 있는 어떤 접지 시스템으로 흐를 때, 이 전류에 의한 전위상승에 영향을 받아 다른 접지시스템의 전위 상승을 유도할 수 있다. 이러한 전위간섭은 접지극의 표면전위에 의해 영향을 받으며, 전각의 형상과 깊은 관련이 있다. 본 논문에서의 기본적 공식은 전위간섭을 받는 접지극과 전위간섭의 원천이 되는 두 접지극의 표면 전위에 기초하여 추론되었으며, 다중 접지극에 있어서의 전위간섭의 정도는 미리 간단한 모델을 이용하여 시뮬레이션을 실시하였다. 이는 대지위에 설치되는 건조물의 접지저항을 추정하기 위한 것이며, 실제의 현장에서 측정한 접지 저항값과 추정값과의 일치성을 입증하기 위하여 반구형 수조에서 모의 접지시스템의 축적 모델로 실험을 행한 결과, 확실한 메쉬접지극의 접지저항을 얻을 수 있었다. 따라서 수조 모델 실험을 통하여 메쉬접지각의 접지저항을 추정할 수 있음을 보여주고 있다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.48-54
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• 2007

본 논문에서는 전자과도현상 해석 프로그램인 ATPDraw를 이용한 사례연구로써 인체에 전격이 가해지는 순간의 과도현상을 해석하였다. 사례연구를 위한 2가지 전격 모델은 최악의 환경을 조성하고자 수중에서 발생하는 것으로 가정하였으며, 첫째, 인체가 수중에서 전원설비의 노출 충전부에 접촉하였을 경우와 둘째, 인체의 수족이 수중에서 동시에 대지에 접촉하는 경우를 모델링하였다. 모델링 후 각 사례에 대해 인체의 각 부위에서의 계산된 전압, 전류를 비교하여 전격 순간의 과도현상을 해석하였다. 첫 번째 모델에 대한 해석 결과, 인체가 수중 노출충전부에 촉수시 순간적인 과도현상이 발생하며, 이때의 전압, 전류는 촉수 전후보다 현저히 증가되는 것을 확인하였다. 그러나 이 현상은 지속시간이 매우 짧아 통전전류와 시간의 적이 안전한계 이내임을 감안할 때, 수용가의 상용전압에서의 전격의 영향은 그다지 크지 않을 것으로 사료된다. 두 번째 모델에서는 인체의 수족이 대지에 동시에 접촉했을 경우, 접촉 순간 인체에 유기되는 전압의 크기는 전반적으로 감소되었으나, 가슴 부위를 통과하는 전류량이 급증하였다. 그러나 그 크기가 작고 지속시간이 짧아 인체에 미치는 전격의 영향은 미미할 것으로 사료된다. 결국 두 경우 모두 전압의 크기, 인체 임피던스에 따라 전격의 영향이 좌우될 것으로 판단된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.117-125
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• 2007

연료전지 발전시스템에서는 DC-DC 승압용 컨버터와 DC-AC 인버터가 필요하다. 그러므로 본 논문에서는 연료전지의 전압을 380[VDC]로 승압하기 위한 절연형 DC-DC 컨버터와 단상 220[VAC]로 변환하기 위한 LC필터를 가진 PWM 인버터로 구성된 전력변환장치를 제안하였다. 특히 제안한 연료전지 시스템용 고효율 DC-DC 컨버터는 위상천이 PWM 제어법을 이용하여 부분 공진에 의한 ZVS를 실현하였으며, 일정 스위칭 주파수화 및 스위치의 스위칭 손실, 피크 전압과 전류를 저감시켰다. 그리고, 정류회로에 2개의 인덕터를 첨가하여 리플성분이 저감된 직류전압과 전류를 부하측에 안정하게 공급할 수 있었다. 또한, 넓은 출력 전압 조정에도 효율을 92[%]정도 얻을 수 있다. 이상과 같이 결과는 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 타당성을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.110-118
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• 2003

Sparer damper는 다도체 송전선로에서 각 소도체 간의 간격을 유지시켜 주며, 전기적 및 기계적인 외부 요인들에 의해 발생되어진 진동에너지로부터 파생되어지는 각종 피해로부터 전선을 보호하기 위해 적절한 간격을 두고 설치된다. 송전선로에서 발생되어진 진동현상의 결과에 의해 전선의 소손 또는 단선 등의 사고를 방지 및 유지 보수시 어려움을 충분히 감안하여 최적의 요소기술을 구현하는 것이 가장 중요하다. 그러므로 본 논문에서는 Spacer damper에 대한 진동특성 해석은 도선 운동의 지배방정식, Spacer damper의 운동방정식, Spacer damper가 체결된 전선의 경간 내 운동, 정적 처짐 해석 및 유한 차분법에 의한 수치해석 등의 해석적인 방법을 이용하여 정립하였다. 또한 실제 상황에 따라 수시로 변화되는 각종 진동현상을 시뮬레이션하여 Spacer damper의 설치 간격을 검토 하였으며, 새로이 얻어진 해석적인 방법을 토대로 향 후 765kV 송전선로용 6도체 무볼트형 Spacer damper의 각종 진동현상을 해석 할 수 있을 것이다.