• 전기화학회지
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• 제22권3호
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• pp.122-127
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• 2019

유기이차전지가 가지고 있는 전극 내 낮은 접합력과 높은 계면저항의 단점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 흑연 코팅 처리된 집전체를 사용하여 lithium terephthalate (LTA)전지의 전기화학적 특성 변화를 분석하였다. LTA 음극 활물질은 산의 이온 치환반응에 의하여 불순물 없이 합성되어 졌다. 막대 형태의 LTA 활물질로 제작된 전극과 흑연 코팅 처리된 집전체와의 접합특성은 SEM 단면과 EIS를 통하여 확인하였다. 흑연 코팅된 집전체를 사용한 LTA전지의 계면저항은 현저히 감소되었다. 순수한 금속 집전체 LTA 전지와 흑연 코팅 처리된 금속 기판 LTA 전지는 0.1C의 두 번째 사이클에서 107.6 mAh/g와 148.8 mAh/g의 방전 용량을 보인다. 흑연 코팅된 집전체를 사용한 LTA 전지는 순수한 LTA 전지에 비하여 우수한 수명 특성과 높은 방전 용량, 그리고 높은 고율 특성을 가진다.

• 전기화학회지
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• 제24권4호
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• pp.93-99
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• 2021

스트레처블 에너지 저장 장치 경량화를 위해 금속 집전체를 대체할 경량 물질 개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 전도성 고분자인 PEDOT:PSS를 전기방사법으로 제조한 나노 섬유를 리튬이온전지용 집전체로 사용하였다. 나노 섬유는 도펀트인 DMSO를 사용해 향상된 전기 전도성을 나타냈으며, 신축성 평가결과로 부터 30% 이상의 신축률을 보여주었다. 또한, 나노 섬유 집전체를 사용함으로써 액체 전해질의 침투가 용이하며, 나노 섬유 네트워크를 통해 전자전도성을 높이는 효과를 나타났었다. DMSO 도핑 PEDOT:PSS@PAM 나노 섬유 필름 집전체를 사용한 리튬이온전지는 135mAh g^-1의 높은 방전용량을 보여주었으며, 1000 사이클 이후 73.5%의 높은 용량 유지율을 나타내었다. 따라서, 전도성 나노 섬유의 우수한 전기화학적 안정성과 기계적 특성은 신축성 에너지 저장 장치의 경량 집전체로서의 활용이 가능함을 보여주었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.881-884
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• 2009

태양열을 이용한 발전은 신재생에너지 사업으로 현재 각광을 받고 있는 분야 중의 하나이다. 본 논문에서는 3kv급 태양열 집전기를 유한요소법을 이용하여 돌풍이 불 때 풍하중에 의한 안전성을 평가하였다. 태양열 집전기는 옥외에 설치가 되므로 바람에 대한 영향을 가장 많이 받게 되는데 풍하중은 특히 강한 태풍이 불 때에 가장 높은 설계변수로 자중이나 프레임이 태양을 트레킹 할 때 생기는 동역학적인 변수보다도 크게 된다. 기존에 풍압력에 대한 산술식이 있지만 구조에 따라 적용하는 방법이 다르므로 돌풍이 불 때의 풍속을 적용, 유한요소법을 이용하여 우선 플레이트 프레임 표면에 발생하는 표면 압력을 계산하였다. 구한 표면 압력으로부터 플레이트 부분에 작용하는 하중으로 환산을 구조물에 대입하였고, 구조물이 크고 Mesh수에 문제로 인해 프레임을 두 부문으로 나누어서 포스트 부문과 플레이트 부분에 적용하여 해석하였다. 포스트의 경우에는 플레이트에서 받은 풍하중을 벡터로 나누어서 적용하였고 플레이트 부분에서 작용하는 자중을 고려하여 적용하였다. 플레이트의 경우 돌풍에 안정적이라 하더라도 변형량이 높을 경우를 적용하였다. 포스트 부분과 플레이트 연결부에서도 보강을 통하여 적정범위의 응력이 집전기에 문제가 발생할 수 있으므로 적정한 범위의 변형량을 유지하기 위해 설계변경 하여 안전한 구조물이 되도록 하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.274-282
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• 2011

일반도로에서 주행 가능한 온라인전기자동차(On-Line Electric Vehicles)에 적용하기 위해 자기유도 전력전달 방식의 초박형 급전코일과 집전코일을 개발하였다. 이러한 구조의 초박형 급집전코일은 코어비용을 대폭 절감하고 공극간격을 크게 해주며 차량 좌우편차를 크게 하여, OLEV의 성능을 탁월하게 하고 경제적이게 하였다. 그 결과 양산단가 3억원/km 이하이면서도 공극간격 17 cm 이상, 효율 83 %이상, 출력 60 kW이상을 보여 실용화에 근접했다는 평가를 받고 있다. 본 논문에서는 U형과 W형 급집전코일을 설계하고 자장 시뮬레이션을 통해 검증하여 실험결과와 비교하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.157-164
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• 2014

판토그래프와 전차선간의 접촉력 특성은 차량에 대한 안정적 전원공급 특성인 집전성능을 평가하는 중요한 지표이다.본 연구에서는 HEMU-430x판토그래프의 동적 접촉력 특성을 속도에 따라 분석하였다. 그 결과 판토그래프의 접촉력 표준편차가 속도에 따라 증가함을 확인하였고, 주파수 분석을 통하여 전차선의 경간이 접촉력에 매우 큰 영향을 미치는 인자임을 확인하였다. 또한 400km/h 이상의 속도에서 안정적인 집전특성을 확보하려면 판토그래프와 가선간의 접촉력 표준편차가 작아져야 한다. 이를 위하여 전차선 장력증가, 판토그래프 집전판 경량화 등의 방안을 적용하였으며, 이에 대한 접촉력 측면에서의 효과를 정량적으로 분석하였다. 또한 개활지와 터널에서의 접촉력 특성의 차이에 대하여서도 주파수 분석을 통해서 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.703-703
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• 2013

다이아몬드상 탄소 박막(Diamond-like carbon, DLC) 박막은 낮은 마찰 계수, 높은 내마모성, 화학적 안정성, 적외선 영역에서의 높은 투과율 등의 장점을 바탕으로 MEMS (Micro-Electro Mechanical System) 소자와 MMAs (Moving Mechanical Assemblies)의 고체윤활코팅, 마그네틱 미디어와 하드디스크의 슬라이딩 표면 등 다양한 분야에 코팅소재로써 응용되어왔다 [1,2]. 현재 전기철도용 집전판은 마찰이 적고 전도성을 지니는 카본 소재로 구성되어 있다. 그러나 그 마모 비율이 너무 심하여 이를 개선할 수 있는 방안으로 고경도 저마찰력을 지니는 DLC 박막을 코팅 소재로써 제안하고자 한다. 그러나 기존에 DLC 박막은 절연특성이 매우 우수하기 때문에 기존에 전도성을 지니는 카본 집전판에 적용하기에는 어려움이 따른다. 따라서 DLC 박막 내에 실리콘(Si) 또는 금속(Metal)을 첨가시키거나, 금속 중간층을 포함시켜 전기적으로 전도특성을 향상시키는 방안이 제시되고 있으며, 본 연구에서는 DLC 박막과 유사하게 우수한 경도특성을 지니고, 낮은 마찰계수등을 지니는 비정질 탄소박막을 연구하여 카본 집전판에 코팅하고자하며, 특히 비정질 탄소박막에 금속 Ti를 도핑하여 집전판과의 접착력과 전기적 전도 특성을 향상시키고자 한다. Ti가 도핑된 탄소박막(TiC) 박막은 비대칭 마그네트론 스퍼터링(unbalanced magnetron sputtering; UBMS) 시스템을 이용하여 제작하였으며, 스퍼터링 조건 중 기판에 인가되어지는 기판온도에 따라 변화되어지는 TiC 박막의 트라이볼로지(Tribology) 특성을 고찰하고자 하였다. 증착시 기판온도의 증가는 TiC 박막의 경도, 마찰계수 특성등 트라이볼로지 특성을 향상시켰으며, 전기적 전도 특성을 향상시켰다. 이러한 결과는 스퍼터링 방법에 의해 증착되어진 TiC 박막내에 존재하는 sp2 결합과 관계가 있음을 확인할 수 있으며, 트라이 볼로지 특성은 TiC 박막내에 sp2 탄소결합의 비율 증가와 관련되어졌다. 특히 sp2 탄소결합은 TiC 박막 증착시 증가된 기판온도와 밀접한 관계가 있으며 기판온도의 증가에 따라 나노결정 클러스터의 크기와 수의 변화와 밀접한 관계가 있음을 확인하였다. 결국 기판온도는 TiC 박막의 트라이볼로지 특성을 향상시켰으며, 전기적 특성 또한 향상시켜 전기철도 집전판에 응용을 위한 소재로 평가할 수 있다.

• 한국철도학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.7-13
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• 2014

팬터그래프와 전차선 사이의 이선을 유발하는 주요 요인은 팬터그래프로 인하여 전차선에 야기되는 파동의 전파와 반사 그리고 열차 진행방향의 전차선로 강성변화이다. 본 논문의 목적은 200km/h급 일반철도와 300km/h급 고속철도에서 이선을 효과적으로 줄이기 위하여 앞서 언급하였던 두 가지 요인 중에서 어느 쪽을 중요하게 고려해야 하는지를 분석하는 것이다. 고속철도 경우에는 파동의 전파와 반사가 강성 변화에 비하여 집전성능에 영향을 더 크게 미친다. 증속을 위해서는 드로퍼 경량화와 전차선 고 장력 부여를 위한 고 강도 전차선 개발이 필요하다. 파동전파속도를 향상하기 위하여 조가선의 장력을 증가시키면 오히려 집전성능을 악화할 수 있음에 유의해야 한다. 200km/h급 일반철도의 경우에는 전차선로 강성 변화가 파동 전파 및 반사에 비하여 집전성능에 영향을 더 미치므로 강성변화를 완화시키기 위하여 경간길이 축소, 전차선로의 장력 증가 및 드로퍼배치 최적화가 필요하다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.429-435
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• 2012

차세대 고속철도(HEMU-430X)는 최고 속도 430km/h, 운영 속도 370km/h를 목표로 개발 중인 세계적 수준의 철도 차량이다. 시속 300km 이상의 운영 속도를 유지하기 위하여 충족해야 할 요건들은 다양하지만 주행 중 안정적인 전력 공급 여부는 상용화를 결정짓는 핵심기술 중 하나이다. 따라서 고속에서의 가선과 판토그래프의 동적 상호작용은 사전 평가를 통하여 충분히 검토되어야 한다. 본 논문에서는 다물체 동역학 해석 기법을 기반으로 한 집전성능 해석 프로그램을 이용하여 차세대 고속철도의 집전성능을 평가하였다. 국제 규정을 기반으로 기존 사양에 대한 성능 평가를 실시하고, 추가적으로 장력 및 경간 길이 변화에 따른 평가 결과를 토대로 집전성능 향상 방안에 대하여 고찰하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권1호
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• pp.160-166
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• 2005

In this paper, the combined system equation of motion, which can analyze the dynamic interaction between pantograph and catenary system, is derived by adopting absolute nodal coordinates and rigid body coordinates. The analysis results are compared with real experiment data from test running of Korean high-speed train (HSR 350x). In addition, a computation method for the dynamic stress of contact wire is presented using the derived system equation of motion. This method might be good example and significant in that the structural and multibody dynamics model can be unified into one numerical system.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.353-354
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• 2010

일반도로에서 주행 가능한 온라인전기자동차(On-Line Electric Vehicles)에 적용하기 위해 비접촉 자기유도 전력전달 방식의 초박형 급전코일과 집전코일을 개발하였다. 이러한 새로운 구조의 초박형 급집전코일은 코어비용을 대폭 절감하고 공극간격을 크게 해주며 차량 좌우편차를 크게 하여, OLEV가 경제적이면서도 성능이 탁월하게 하였다. 그 결과 양산단가 3억원/km 이하이면 서도 공극간격 17cm 이상, 효율 83%이상, 출력 60kW이상 등을 보여 실용화에 근접했다는 평가를 받고있다. 본 논문에서는 제안된 두 가지 방식 급집전코일의 주요 동작특성을 자기장 시뮬레이션 등을 통하여 검증하였다.