본 논문에서는 항로표지 충 방전조절기의 근거리 제어방법을 제안하였다. 제안하는 제어방법은 국내에서 운용되는 충 방전조절기의 제어기능을 분석하여 항로표지시설의 통신규격인 NEMA018을 적용하여 구성하였다. 제안된 제어방법을 이용하면 제품분해 없이 방수성을 유지하면서 유 무선통신으로 제어가 가능한 장점이 있다. 또한 운용중인 충 방전조절기의 접근성을 확보할 수 있어 유지보수에 효과적이다. 본 논문에서는 스마트폰에 충 방전조절기 제어를 위한 응용프로그램을 설치하고 블루투스 통신과 PC를 이용하여 제어정보의 유효성을 검토한다. 향후 제안하는 충 방전조절기의 제어방법은 국내 표준으로 제안할 수 있다.
상시전원이 공급되지 않은 광파표지에는 태양광을 이용한 전력공급시스템을 적용하고 있다. 이러한 전력공급시스템에서는 충전과 방전을 관리하는 충 방전조절기의 역할이 매우 중요하다. 최근 항로표지의 효과적인 관리를 위한 IT기술도입은 광파표지에 전력을 사용하는 장치를 추가하게 됨으로서 충 방전조절기의 중요성이 증가하고 있다. 현재 항로표지의 내부에 설치되어 운영되는 충 방전조절기의 점검은 접근성이 확보되지 않을 경우 점검하지 못하는 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 충 방전조절기에 블루투스 모듈을 설치하여 접근성을 확보하였다. 또한 스마트폰의 블루투스 통신 기능을 이용하여 무선 점검이 가능한 모니터링시스템을 구현하였다. 구현한 시스템은 도입비용이 낮고 구성이 간편한 장점이 있다. 또한 충 방전조절기의 실시간 상태정보를 확인할 수 있어서 점검비용과 점검 간 발생 가능한 위험요소를 예방하는 효과가 있다.
일반전원이 공급되지 않은 광파표지는 태양광을 이용한 전력공급시스템을 사용하고 있다. 이러한 전력공급시스템에서는 충 방전조절기의 역할이 매우 중요하다. 항로표지의 효과적인 관리를 위해 도입된 IT기술(AIS통신 등)은 광파표지에 전력을 사용하는 장치를 추가하게 됨으로써 충 방전조절기의 중요성이 증가하고 있다. 현재 운용되는 충 방전조절기는 항로표지 내부에 부착되어 해상환경에 따라 점검 및 확인하는데 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 본 논문에서는 충 방전조절기에 블루투스 모듈을 구성하여 근거리 점검이 가능한 모니터링 시스템을 제안하였다. 제안한 시스템은 도입 비용이 적고, 구성이 간편하여 다양한 항로표지에 응용가능한 장점이 있다. 또한 근거리에서 충 방전조절기의 실시간 상태정보를 확인할 수 있어서 점검 비용을 절감하고, 점검 시 발생 가능한 위험요소를 줄일 수 있다.
본 논문에서는 에너지 저장장치를 직렬로 연결하는 전력조절기 구조를 제안한다. 제안하는 전력조절기 구조는 부스트 컨버터와 인버터 사이에 충 방전 전력조절기를 직렬로 연결한 구조이다. 이 구조는 독립운전시에도, 인버터가 동작되기 위한 최소 한계 전압인 $V_{dc}$과는 무관하기 때문에 충 방전 범위가 충분히 크며, 또한 충 방전시의 전류가 흐르는 전력단 수가 줄어들어 효율이 크다는 장점이 있다.
기술의 발달에 따라 무인표지에도 기존의 등명기 이외에도 Racon, Fog Detector, 전기폰, 기상 및 해양 관측장비, 휴대폰 중계기 등 전력을 필요로하는 다양한 장비가 설치되고 잇는 실정인데 반해, 현재의 무인표지 전력제어시스템은 기존의 관습대로 등대 내 협소한 구내에 축전지, 충방전 조절기, 전력선 등이 널 부러져 있는 상태로서 효과적인 전력관리와 능률적이고도 안전한 전력 관리를 위하여는 종합적 전력제어시스템 설치가 필요한 실정이다.. 이 연구에서는 현재 무인표지의 전력 시스템을 체계적이고도 안전한 방법으로 관리 할 수 있으며, 축전지 잔량표시, 저전압 충전시스템, 낙뢰피해 방지 및 원격 감시기능 등 기능적인 측면에서도 뛰어난 성능을 가질 수 있도록 무인등대용 표준전력제어장치를 연구 개발하였다.
자립 운전시 전력조절기는 일반적으로 태양광 발전에서 사용을 할 경우 부하에 의해 출력이 결정되어 최대전력 추종을 할 수 없는 구조로 되어있다. 본 연구에서는 자립 운전시의 태양광 발전시스템이 안정적인 최대전력 추종을 할 수 있도록 에너지 저장장치가 결합된 구조를 제안하였다. 이러한 구조에서는 태양광 발전의 전력 손실을 줄이고 또한 태양광 발전 전력이 부족할 경우에서도 부하 측의 안정적인 동작을 보장하기 위하여 에너지 저장장치와 DC-DC 양방향 컨버터를 이용한다. 에너지 저장장치의 한 예로 슈퍼커패시터를 충 방전함으로써 태양광 발전 에너지에 의한 안정적인 출력을 낼 수 있고, 태양광 발전 전력의 효율적인 사용을 위한 전력조절 시스템의 아키텍처를 제안하고자 한다.
지구 저궤도 위성의 임무 운용 시 전력 시스템을 안전하고 운용하고 에너지 균형을 만족하는 임무를 설계하기 위해 계획된 임무에 대한 전력 파라미터를 예측해야 한다. 이 논문에서는 다양한 미션 프로파일에 대해 위성의 생성 전력, 소모 전력, 배터리 방전 정도(Depth of Discharge, 이하 DoD), 버스 전압, 충/방전 전류 등을 예측함으로써 미션의 유효성 및 에너지 균형을 검증하기 위한 전력 시뮬레이터를 제안한다. 제안된 전력 시뮬레이터에는 인공위성의 생성 전력을 모사하기 위해 태양전지판(Solar Array, 이하 SA)의 모델, SAR (Solar Array Regulator)의 3가지 동작 모드를 구현하였다. 또한 소모 전력을 모사하기 위해 버스 및 탑재체의 각 유닛 별 소모 전력, Unit on/off configuration, 탑재체 운용 모드 등을 고려하였다. 버스 전압 및 충/방전 전류를 예측하기 위해 배터리 및 주변 회로를 모델링하고 임의의 DoD, 충방전 전류에 대해 배터리 전압 및 버스 전압을 예측한다. 구현된 전력 시뮬레이터를 이용해 에너지 균형을 분석하고 임무 계획의 적합성을 쉽게 판단할 수 있다.
전기자동차 보급 확대로 인해 2018년부터 전 세계적으로 폐배터리가 다량으로 배출될 것으로 예상되어 폐 배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재활용하는 방안이 연구되고 있다. 하지만 배터리간 규격이나 수명, 상태의 차이가 존재하기 때문에 셀밸런싱 시스템이 필수로 요구된다. 기존에는 이러한 시스템으로 직렬형 시스템을 채용하고 있지만 모듈화나 신뢰성 등 시스템이 요구하는 조건을 만족시키기 어렵다. 이에 따라 본 논문에서는 기존 시스템과 차별화 된 분산 충 방전 병렬 시스템을 제안하고 그에 사용되는 전력조절기를 소개하고자 한다.
본 논문에서는 추적식 태양광 발전 시스템을 위한 고품위 축전지 충방전 컨트롤러를 설계하였다. 제안하는 컨트롤러는 태양광 발전시스템에 일반적으로 사용하는 납산축전지(연축전지)뿐만 아니라 향후 개발되어 신 재생에너지 발전 시스템에 사용될 다양한 배터리를 충전하는데 적합하도록 미세 전류조절기능을 갖춘 새로운 기능을 갖는 컨트롤러이다. 사용자 편의성을 높이기 위하여 LCD 표시기의 기능을 보강하였으며 CAD를 이용한 최적설계를 통하여 대기 전력의 최소화를 구현하였다.
본 논문에서는 고 kW가치를 갖는 계통연계형 PV 시스템을 제안한다. 기존의 낮은 시스템 이용율을 향상 시킬수 있으며, 고kW 가치 시스템을 통한 전력 예비율 확보에 도움을 줄 수 있다. 전력저장 장치 및 에너지 충 방전용 전력 변환 장치로 구성되는 전력 조절기를 추가 함으로써 기존 시스템에 비해 PV-array 용량을 작게 설치하여도 peak-cut 효과를 크게 할수 있으며, PV시스템 설비 이용율을 높일 수 있다. 이를 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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