• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.35 no.2
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• pp.109-117
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• 2022

There has been an increasing number of studies on photovoltaic energy generation system in an offshore site with the largest energy generation efficiency, as increasing the researches and developments of renewable energies for use of offshore space and resources to replace existing fossil fuels and resolve environmental challenges. For installation and operation of floating photovoltaic systems in an offshore site with harsher environmental conditions, a stiffness of structural members comprising the total system must be reinforced to inland water spaces as dams, reservoirs etc., which have relatively weak condition. However, there are various limitations for the reinforcement of structural stiffness of the system, including producible size, total mass of the system, economic efficiency, etc. Thus, in this study, a floating breakwater is considered for reducing wave loads on the system and minimizing the reinforcement of the structural members. Wave reduction performances of floating breakwaters are evaluated, considering size and distance to the system. The wave loads on the system are evaluated using the higher-order boundary element method (HOBEM), considering the multi-body effect of buoys. Stresses on structural members are assessed by coupled analyses using the finite element method (FEM), considering the wave loads and hydrodynamic characteristics. As the maximum stresses on each of the cases are reviewed and compared, the effect of floating breakwater for floating photovoltaic system is checked, and it is confirmed that the size of breakwater has a significant effect on structural responses of the system.

• Journal of IKEEE
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• v.26 no.3
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• pp.483-487
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• 2022

In this paper, we design a self-powered Arduino system for solar energy harvesting and explain its operation. To perform the operation, the Arduino system senses the amount of solar energy that changes every moment and adjusts the ratio of the active mode and sleep mode operation time according to a given solar light intensity. If the intensity of sunlight is strong enough, the Arduino system can be continuously driven in active mode and receive sufficient power from sunlight. If not, the system can run in sleep mode to minimize power consumption. As a result, it can be seen that energy consumption can be minimized by reducing power consumption by up to 81.7% when using sleep mode compared to continuously driving active mode. Also, when the light intensity is at an intermediate level, the ratio between the active mode and the sleep mode is appropriately adjusted according to the light intensity to operate. The method of self-control of the operating time ratio of active mode and sleep mode, proposed in this paper, is thought to be helpful in energy-efficient operation of the self-powered systems for wearables and bio-health applications.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.11a
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• pp.42-43
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• 2011

PV Simulator는 제한된 작업공간에서 태양광발전계통의 주요 설비인 Power Conditioning System (PCS)의 성능을 평가하거나, 제품 출하 전 PCS의 고장유무를 검사하는데 필수적인 장비이다. 최근에 IEC에서 EN50530규정에 따라 PCS의 MPPT평가도 중요하게 되어 동특성이 우수한 PV Simulator가 요구되고 있다. 현재 출시되고 있는 PV Simulator는 대부분 리니어 방식으로서 안정된 출력을 갖지만 효율이 나쁘다는 단점이 있다. 본 논문에서는 효율을 높이기 위한 스위칭 방식 PV Simulator의 전력회로와 출력용 LCL필터를 설계하고 그 특성을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2014.07a
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• pp.63-64
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• 2014

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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.133-133
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• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 35% 이상의 광변환 효율로 주목을 받고 있다. 일반적으로 삼중 접합 태양전지는 넓은 영역대의 파장을 흡수하기 위해 밴드갭이 다른 InGaP, GaAs, Ge이 사용된다. 그 중 하부셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용되는데, p-type Ge 기판위에 III-V 결정막 성장 시 5족 원소가 확산되어 pn접합을 형성하게 된다. 이러한 구조를 가진 Ge 하부셀이 효율적으로 홀-전자 쌍을 형성하기 위해서는 두꺼운 베이스와 얇은 에미터 접합이 필요하다. InGaP의 phosphorus는 낮은 확산계수로 인해 GaAs의 arsenic에 비해 얇은 접합이 형성 가능하며, Ge표면 에칭효과가 더 적다는 장점이 있다. 이를 고려해 우리 연구그룹에서는 metalorganic chemical vapor depostion(MOCVD)을 이용하여 Ge기판위에 성장한 InGaP layer의 특성을 관찰해 보았다. <111>로 $6^{\circ}$ 기울어진 p-type Ge(100) 기판위에 MOCVD를 통해 InGaP layer를 형성하였고, 성장된 layer를 atomic force microscope(AFM)와 high-resolution x-ray diffraction(HRXRD)을 이용하여 표면형상, 조성, 응력상태 등을 각각 관찰하였다. 또한 phosphorus 확산에 의해 형성되는 도핑농도는 electrochemical capacitance-voltage(ECV)을 이용하여 관찰하였다. 성장된 Ge기판위의 InGaP layer의 경우 특징적으로 높이 50 nm, 밑변 길이 $1\;{\mu}m$의 경사진 표면을 관찰할 수 있었으며, 이러한 구조는 TMIn과 TMGa의 비율이 증가 할수록 감소하였다. 따라서 이러한 경사진 형태의 구조는 격자 불일치 때문인 것으로 판단된다. 추가적으로 V/III ratio의 최적화를 통해 1.3 nm의 표면 거칠기를 갖는 InGaP layer를 얻을 수 있었다. ECV를 통해 Ge 하부셀의 pn접합 형성을 관찰한 결과 약 160 nm에서 접합이 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 같은 성장 조건의 샘플을 1000 초 열처리 후에 접합깊이의 변화를 관찰한 결과 180 nm에서 접합이 관찰되었지만, GaAs의 arsenic에 의한 pn접합은 열처리 후에 그 깊이가 170 nm에서 300 nm로 증가 하였다. 따라서 삼중접합 태양전지의 제작 공정을 고려할 경우 phosphorus에 의한 접합 형성이 Ge 하부셀의 동작 특성에 유리할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2009.06a
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• pp.467-470
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• 2009

A novel 8 V DC power source with an external series-parallel connection of 50 Dye-Sensitized Solar Cells(DSSCs) has been proposed. One DSC has the optimized length to width ratio of $5.2{\times}2.6$ cm and an active area 8 $cm^2$($4.62{\times}1.73$ cm) which attained a conversion efficiency of 4.2%. From the electrochemical impedance spectroscopic analysis, it was found that the resistance elements related to the Pt electrode and electrolyte interface behave like that of diode and the series resistance corresponds to the sum of the other resistance elements. In addition, the TEMoo mode pulsed Nd:YAG laser beam is used to improve the incident photon to current efficiency(IPCE) of DSSC. From this result, this novel 8V-0.38A DC power source shows stable performance with an energy conversion efficiency of about 4.5% under 1 sun illumination(AM 1.5, Pin of 100 $mW/cm^2$).

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.12 no.2
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• pp.290-298
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• 2008

This paper presents an efficient data storage and reconstruction method in data acquisition and processing of monitoring system. The proposed method extracts minimum data using an interpolation from raw data which are acquired from a target system. They are transferred and saved in a monitoring PC via TCP/IP communication, and then reconstructed as original signals. Therefore, it is possible to design an efficient monitoring system by the improved data communication speed due to the reduced communication packet, and it reduces the storage space. The algorithm for data acquisition and reconstruction is based on Cubic Hermite interpolation. To verify the validity of the proposed scheme, we presents simulation results compared with other interpolation based approaches. Finally, it is applied to a monitoring system for grid-connected photovoltaic power generation system to prove the high-performance of the proposed method.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.394-394
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• 2011

급속한 산업의 발달은 심각한 환경오염 및 에너지 문제를 가져왔다. 이를 해결하기 위하여 무한한 에너지원인 태양에너지를 원천으로 하는 친환경 정화소재로서의 광촉매(photocatalyst)를 통하여 인류의 에너지를 확보하는 것에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있는 추세이다. 현재 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$의 경우 뛰어난 광활성과 저렴한 가격, 광 안정성, 화학적 안정성을 가짐에도 불구하고, 3.2 eV라는 상대적으로 넓은 band gap을 가지기 때문에 약 386 nm보다 짧은 파장을 갖는 자외선만 흡수할 수 있다. 이로 인한 가시광 응답성의 부재를 해결하기 위해 수십년간 많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 ICP assisted pulsed DC reactive magnetron sputtering을 이용하여 $TiO_2$를 기반으로 하면서 가시광영역의 빛을 흡수하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 Nitrogen doping, Low band gap semi-conductor sensitization 등의 방법을 사용하여 광촉매를 제작하였다. 시료의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy와 X-ray diffraction method를 이용하여 분석을 수행하였으며, 이러한 공정을 통해 제작된 $TiO_2$기반 광촉매의 가시광 응답성을 확인하기 위하여 UV/Vis 스펙트럼을 측정하였다. 또한 물 분해 장치(water splitting device)를 제작하여 수소와 산소 생성시 흐르는 전류를 측정하여 광특성을 평가하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.816-819
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• 2007

국내에서 IGCC 플랜트의 복합발전시스템의 평가는 여러 분야별로 진행되어 왔다. 크게 살펴보면 다음과 같다. 첫 번째는 가스터빈 쪽의 기술이다. 즉, 기존 천연가스를 이용하는 가스터빈을 어떻게 하면 석탄가스를 사용하는 IGCC 플랜트에 적합하게 맞출 것인가 하는 문제이다. 두 번째는 효율을 어떻게 하면 높일 수 있는가의 문제로서 석탄의 종류, 가스화 방법을 효율적으로 선택, HRSG(heat recovery steam generator)를 효율적으로 설계, 그리고 정제공정에서의 에너지 소비를 줄이는 분야였다. 세 번째는 어떻게 하면 오염을 줄일까의 문제로서 질소나 스팀 분사를 연계하여 NOx를 감소시키고 정제 공정에 사용되는 촉매를 개발한다던지 공정을 발달시키는 분야였다. 이 외에도 여러 종류의 연구가 이 분야에서 있었으나 주로 설계 분야의 연구가 주되였다. 이것은 발전소의 건설을 위한 초기 단계로서 당연한 결과일 수 있다. 그러나, 지금 IGCC 플랜트가 건설되는 과정에 있으므로 우리나라 전력계통 연계와의 문제도 생각해보아야 한다고 생각한다. 따라서 이번 연구에서는 IGCC 플랜트 운영의 불확실성이 약간이라도 존재하기에 이 플랜트가 기저발전 보다는 첨두발전 쪽이나 태양열/광발전, 풍력발전 등 다른 신재생에너지 자원처럼 독립된 전력 시스템으로 운영될 것이라 생각하고 이렇게 운영될 때는 발전소의 부하률의 변화가 심할 수 있다는 가정하에 플랜트의 부하률에 따른 석탄의 합성가스, 연료가스 전환량 및 전환효율 및 발전량 및 발전효율을 전산모사를 통해 예측해보았다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.16 no.1
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• pp.61-68
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• 2021

The application of renewable energies such as wind and solar has become an inevitable choice for many countries in order to achieve the reduction of greenhouse gases and healthy economic development. However, due to the intermittent characteristics of renewable energy, the issue with integrating a larger proportion of renewable energy into the grid becomes more prominent. A complex energy system, usually consists of two or more renewable energy sources used together to provide increased system efficiency as well as greater balance in energy supply. Compared with the power system, control and optimization of the complex energy system become more difficult in terms of modeling, operation, and planning. The main purpose of the complex energy system retrofit for samado island with microgrid system is to coordinate the operation with various distributed energy resources, energy storage systems, and power grids to ensure its reliability, while reducing the operating costs and achieving the optimal economic benefits. This paper suggests the improved complex energy system of samado island with optimal microgrid system. The results of test operation show about 12% lower SOC variation band of ESS, elimination of operation limit in PV and reduction of operation time in diesel generator.