• 기계와재료
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• v.10 no.4 s.38
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• pp.97-110
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• 1998

플라이휠 에너지 저장시스템은 입력되는 잉여전기에너지를 플라이휠의 관성을 이용, 회전 운동에너지로 변환하여 저장하고 필요시 전기에너지로 순시에 출력하는 장치로 배터리와 같은 화학적 에너지 저장장치에 대비되는 기계적 에너지 저장방식 (Electro-mechanical Battery)이다. 플라이휠 시스템은 많은 에너지를 단시간에 저장하고 이를 순발적으로 활용할 수 있는 고효율, 장수명, 무공해의 청정 에너지저장/재생장치로 선진국에서는 무공해 교통수단(전기자동차 등)의 차세대 보조 동력원을 비롯한 각종 민수용, 국방용으로 응용연구가 활발히 진행되고 있다(전력저장용, 인공위성의 태양광 에너지 저장 및 자세제어용, 무소음 적진침투용 차세대 전차의 보조동력원 등). 고효율의 에너지 저장 및 재생을 위해 플라이휠 에너지 저장시스템은 크게 .고속화, 고에너지저장을 위한 복합재 플리이휠 로터.공기 마찰손실 저감용 자가 진공펌프(Self Vacuuming system).지지부 접촉마찰로 인한 에너지 손실 저감용 자기베어링/제어부.플라이휠 구동 및 발전을 위한 Motor/generator.고효율 에너지 입출력 제어부 등의 첨단기술부품으로 구성되어 있는 바, 본 논문에서는 이러한 플라이휠 에너지 저장기술의 국내외 개발현황을 소개하고 현재까지 파악된 기술적 문제점 및 향후 기술개발 전망에 대해 논하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.79.2-79.2
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• 2011

플라이 휠 에너지 저장장치(Flywheel Energy Storage System: FESS)는 전기 에너지를 회전 운동 에너지로 저장하였다가 필요시 회전 운동에너지를 전기 에너지로 변환하여 재사용 가능한 에너지 저장장치 이다. 최근 전력 변환 기술의 발전으로 인하여 플라이휠 에너지 저장 장치의 에너지 입출력 속도가 빨라지고 대용량의 에너지를 저장할 수 있게 되었다. 본 논문에서는 이러한 플라이휠 에너지 저장 장치의 전력 입출력 특성을 이용하여 전력 시스템에서 발생하는 저주파 진동(Low frequency oscillation)을 억제하는 방안을 제시 하여 안정도를 향상 시키고자 하였다. 전력 시스템은 발전조건, 전송조건, 부하조건에 따라 동작 조건이 지속적으로 변하고 있다. 이러한 동작 환경 변화는 전력 시스템에 대한 수학적인 표현과 실제 전력계통간의 차이가 발생하기 때문에 정확한 제어 목적을 달성하기가 힘들다. 따라서 본 논문에서는 제어기 설계 단계에서 전력 계통의 불확실성을 고려할 수 있는 $H_{\infty}$ 제어 기법을 이용하여 플라이휠 에너지 저장장치를 위한 강인 제어기를 설계 하였다. 제안한 플라이휠 에너지 저장장치의 강인 제어기의 유용성을 입증하기 위하여 1기 무한대 모선에 적용한 결과를 비선형 시뮬레이션을 통하여 다양한 외란이 발생한 경우에 외란 억제 성능과 강인성에 대하여 고찰 하였으며, 제안한 방식이 기존의 전력계통 안정화 장치(Power system stabilizer: PSS) 보다 효율적이며 전력계통의 안정도 향상에 크게 기여함을 보이고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2010.04a
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• pp.276-277
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• 2010

This paper deals with energy storage system for saving the energy of RTGC(rubber tired gantry crane). Advantage and disadvantage of battery, super-capacitor, and flywheel as an energy storage system were surveyed. Even if a flywheel energy storage system includes some problems such as manufacturing technique and high price, it is surveyed with a promising energy storage system In addition, RTGCs using battery or flywheel as the energy storage system were quantitatively presented through a survey of literatures. It was found that the both RTGC with those systems can reduced the waste of energy.

• Superconductivity and Cryogenics
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• v.1 no.2
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• pp.38-48
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• 1999

용융공정으로 제조한 YBCO 고온 초전도체는 임계전류밀도가 높기 때문에 외부자장을 강력하게 반발한다. 영구자석과 YBCO 초전도체간의 부상력을 이용하면 무접촉으로 회전할 수 있는 베어링을 제작할 수 있다 고온 초전도체 무접촉 베어링은 고에너지 효율의 플라이휠 에너지 저장장치에 활용된다. 초전도 베어링은 전자석을 이용한 자기 베어링에 비해, 위치 제어 시스템 없이 중량물을 공중에 띄워 회전시킬 수 있는 장점이 있다. 플라이휠 에너지 저장장치는 무공해의 환경 친화적인 기술로, 용량과 규모, 에너지 입출력 양과 시간을 조절하기 쉽다. 또한, 장소설정에 제한이 없으므로 에너지를 필요로 하는 장소에 자유롭게 설치할 수 있고, 에너지밀도가 다른 저장시스템에 비해 상대적으로 높다. 현재 선진 각국에서는 에너지의 효율적 저장 및 활용을 위해 고온 초전도체 베어링을 이용한 플라이휠 에너지 저장장치를 국가적 중점 사업으로 개발 중이며 2000년 초에 실용화될 전망이다. 본 논문에서는 고온 초전도체의 자기 부상력, 플라이흴 에너지 저장장치의 개념설계 및 개발동향에 대해 요약하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.12 no.3
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• pp.267-275
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• 2007

This paper presents about energy input and output modeling for a flywheel energy storage system that can store and supply mechanical energy, which is emerging as one of clean energy sources, and the analysis and control of a PWM inverter system. Moreover, this paper describes flywheel's characteristics related to variations of mechanical and electrical parameters like as voltage and current versus speed characteristics formed as numerical formula and thus simulate behaviour-status of flywheel energy. Also for comparison and analysis between PI control and PDFF control, the modeling, design and analysis to the single-phase full bridge inverter with double loop feedback control is accomplished through numerical description and simulation. Finally, under load condition 0.1[pu], 1[pu]. it is validated that harmonic characteristics for voltage and current wave is controlled within 5% below even dynamics condition.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.3
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• pp.283-289
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• 2010

Owing to the increasing worldwide interest in green technology and renewable energy sources, flywheel energy storage systems (FESSs) are gaining importance as a viable alternative to traditional battery systems. Since the energy storage capacity of an FESS is proportional to the principal mass-moment of inertia and the square of the running speed, a design that maximizes the principal inertia while operatingrunning at the highest possible speed is important. However, the requirements for the stability of the system may impose a constraint on the optimal design. In this paper, an optimal design of an FESS that not only maximizes the energy capacity but also satisfies the requirements for system stability and reduces the sensitivity to external disturbances is proposed. Cross feedback control in combination with a conventional proportional-derivative (PD) controller is essential to reduce the effect of gyroscopic coupling and to increase the stored energy and the specific energy density.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1257-1258
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• 2007

본 논문에서는 초전도 플라이휠 에너지 저장장치에 저장된 에너지의 손실을 평가하였다. 초전도 베어링은 저어널 타입이며 수직축형태로 플라이휠 시스템을 구성하였다. 초전도 플라이휠에 사용하는 전동발전기의 회전자를 영구자석을 사용하는 경우 코어의 사이즈 및 체적 변화에 따른 회전 손실과 진공에 따른 풍손이 회전손실에 미치는 영향을 평가 하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.491-492
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• 2015

본 논문에서는 영구자석 동기 전동기(PMSM)의 수학적 모델을 기반으로 한 플라이휠 에너지 저장 시스템을 매트랩/시뮬링크를 사용하여 모델링 하였다. PMSM의 센서리스 벡터 제어를 위해 속도 및 전류 제어기를 구현하였으며, PI형 상태 관측기를 이용한 역기전압 추정기와 PLL 기반의 위치/속도 추정기를 구현하였다. 초기 기동시 역기전압 추정기반 센서리스 제어 방식은 회전자의 위치를 정확히 추종 할 수 없어 Open-Loop 알고리즘을 통하여 동기 전동기를 구동시킨다. 플라이휠 에너지 저장 시스템의 센서리스 제어 알고리즘은 충전 모드와 발전 모드에서의 시뮬레이션을 통해 성능을 확인하였다.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.10 no.5
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• pp.494-500
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• 2005

The paper proposed a control strategy for flywheel energy/recovery system with induction machine at the dynamic UPS system using the flywheel stored mechanical energy. The performances for the vector controlled induction generator are compared with those for the induction generator using slip control method. The strategy to improve the transient responses for dc link capacitor voltage is suggested at the transition from the motoring mode to the generating mode. The strategy Proposed by the paper is verified with experiment results using 32bit DSP.

• Journal of Energy Engineering
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• v.9 no.4
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• pp.342-347
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• 2000

최근 산업계에서 급증하는 전력수요와 부하의 다양화는 전원의 안정도에 악영항을 미치고 있다. 이는 전압강하는 역률 저하 유/무효 전력의 변동을 초래하고 타부하에 영향을 미치게 되므로 이를 효과적으로 보상할 수 있는 종합적인 보상 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 전력보상 시스템중의 하나로서 플라이휠을 장착한 권선형 유도기의 2차 여자방식을 제시한다. 본 시스템은 전동기 2차 여자방식을 이용함으로서 기존의 정지형 보상기에 비하여 인버터의 용량을 기존의 것보다 수배 감소시킬 수 있는 장점이 있으며 히스테리시스 전류제어기를 사용하여 직접 전류제어기를 사용하여 직접전류 제어방식을 이용하므로 기존의 시스템과 비교하여 PI제어기의 게인선정의 어려움을 극복하고 제어 알고리즘을 간략화 할 수 있는 특징을 가지고 있다. 또한 전력을 보상하기 위한 에너지 저장요소로 플라이휠의 관성에너지를 사용함으로서 기존의 배터리 방식의 무정전 전원공급장치를 대신하는 효과를 보인다. 설계된 시스템과 제어방식은 시뮬레시션을 통하여 입증하였다.