최근 화석연료 고갈 문제를 해결하기 위해 대체에너지 개발과 다양한 형태의 에너지 개발에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, supercapacitor는 high energy density, high power density, longer life-time과 같은 특성으로 인해 에너지 저장 소자로 각광 받고 있다. Supercapacitor는 석유를 대체할 수 있으며 이산화탄소 배출이 없는 친환경 에너지인 태양광, 풍력, 수소연료전지 등의 신재생에너지 저장장치로써 큰 비중을 차지한다. Supercapacitor의 종류인 electrical double layer capacitors (EDLCs) 는 전극과 전해질 사이에 발생하는 전기 이중층에 축적되는 전하를 이용하여 에너지를 저장하는 반응 메커니즘을 가지며 전극 재료로는 탄소 소재를 사용한다. 탄소 소재는 환경 오염이 적고 가격이 저렴하며 넓은 표면적이라는 장점이 있다. 하지만 기존 탄소 소재는 이러한 장점을 가지지만 supercapacitor로써의 효율이 좋지 않게 나온다. 이런 문제를 개선하기 위하여 그래핀 나노플레이트(Graphene nanoplate, GNP) 위에 직접 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)를 성장 시킴으로써 GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재를 제조하여 전극으로 사용하였다. 이 GNP-CNT 하이브리드 탄소 소재는 다차원 구조를 가짐으로써 기존 탄소 소재들보다 분산이 잘되고 전해질과의 작용하는 비표면적이 넓다. 전극을 제작하여 Cyclic voltammetry(CV)와 galvano를 측정한 결과는 기존 탄소나노튜브보다 5배 정도의 정전용량(Capacitance)를 가졌다. 이 전극의 구조적 특성을 관찰하기 위해 SEM, TEM 등을 측정하였다.
고체 연료로 파라핀을 사용하고 산소를 산화제로 사용하는 하이브리드 로켓의 연소 특성에 대해 실험 연구를 진행하였다. 특히 연소실 내부의 압력과 연료 그레인의 형태에 따른 영향을 살펴보았다. 연소 시 산화제의 유입량을 변화시키며 연소실 내부의 압력을 측정하였다. 관찰된 압력변화 범위 내에서 연소실 내부의 압력이 증가할 때 후퇴율도 증가함을 보여주었다. 또한 연료 그레인 형태의 변화에 따라 후퇴율이나 추력 등은 어느 정도 경향성을 보인다. 산화제 유입 부분에 공간을 마련하면 추력이 증가하나 노즐 가까운 곳에 형성한 공간은 추력 상승에 큰 도움이 되지 않는다.
3가지 종류의 기-액 하이브리드 수평형, 수직형 그리고 needle-to-cylinder형 플라즈마 반응기가 제작되었다. 이들 반응기를 통하여 대기압 플라즈마 방전에서 발생하는 반응 활성종 생성과 전극 내의 전위차를 통한 세정성분의 기-액 활성화 반응을 일으키는 고효율 친환경 기반의 세정 개념을 제시하였다. 세정성능에 대한 효율성을 비교한 결과, needle-to-cylinder형 반응기가 가장 우수한 특성을 가졌다. 본 연구를 통해 기-액 하이브리드 대기압 플라즈마 반응기가 반도체 공정 등 초정밀 세정공정에 응용 가능성이 있음을 확인하였다.
하이브리드 로켓 고체 연료의 연소율(Burning Rate)을 묘사하는 후퇴율은 연료 유속, 산화제 유속과 더불어 연료길이의 함수로 나타내어지나 일반적으로 가장 영향이 큰 산화제 유속만의 함수로 모델링된다. 그러나 이는 연료가 갖고 있는 고유의 열화학적 특성에 대한 영향이 내포되어 있지 않아 다양한 연료에 대한 공통된 관계를 나타내기 어렵다. 본 연구에서는 고체연료의 열화학적 특성과 연소에 따른 공기역학적 특성이 고려된 물질전달수(B Number)를 도입하여 다양한 연료에 공통으로 사용될 수 있는 연소율 관계식을 제시하고, 물질전달수 내의 공기역학적 특성의 영향을 분석하였다. 물질전달수와 산화제 유속의 함수로 표현된 연소율 식은 고정된 실험 지수항과 상수항으로 PMMA, PP 및 PE의 연소율을 모두 묘사할 수 있었고, 연소율 관계식에서 B Number에 내포된 공기역학적 효과는 미미하였다.
하천에서 물 흐름이 보와 댐과 같은 수공구조물을 지날 때 일반적으로 흐름상태에 다양하고 급진적인 변화가 발생한다. 특히 흐름이 구조물을 지나면서 사류(supercritical flow)로 변하고 다시 상류(subcritical flow)로 복원되면서 일어나는 도수(hydraulic jump) 현상은 수위의 급변화, 흐름 에너지 소산, 변동성이 강한 압력 분포 등이 특징이다. 이러한 흐름 특성들은 보나 여수로와 같은 수공구조물 자체의 성능뿐만 아니라 이들 수공구조물의 하류에서 발생하는 국부세굴로 인해 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 수공구조물을 설계할 때는 이들 구조물을 통과하는 흐름의 비정상 난류 흐름 특성을 정확하게 해석하여 반영하여야 한다. 이 연구에서는 k-omega SST 난류 모형과 자유수면의 급격한 변동을 해석하기 위한 하이브리드-VOF(hybrid volume of fluid)기법을 이용하여 도수현상을 수치적으로 재현하고자 한다. 기존 CFD(computational fluid Dynamics) 모델링에서는 자유수면 변동의 영향을 고려하기 위해 VOF 기법을 많이 사용하였다. 하지면 전통적인 VOF 기법은 다상흐름(multiphase flow)을 오직 부피분율(volume fraction)의 함수로만 고려하며 모의함으로써 강한 수면변동뿐만 아니라 공기연행(air entrainment)를 동반하는 난류 흐름을 모의하는데는 한계가 있다. 이 연구에서 이용하는 Eulerian 기법인 하이브리드 VOF 기법은 물과 공기의 각 상에 대하여 흐름 특성들을 개별적으로 계산하기 때문에 공기연행을 포함한 급변류 흐름에서 전통적인 VOF 기법보다 적용성이 우수하다. 이와 같은 난류모형과 자유수면 포착기법을 이용하여 3차원 비정상 난류 흐름 수치모형을 구축하여 수공구조물 주변에서 발생하는 강한 공기연행과 난류 특성를 보이는 급변류를 수치적으로 재현한다. 이 연구는 계산된 수치해석 결과를 기존 수리실험 결과와 비교하여 수치모형의 적용성을 평가하고 도수 현상에서 발생하는 독특한 흐름 특성을 제시한다.
본 논문은 1.5[kW]급 독립형 연료전지 하이브리드 시스템의 고효율 전력변환장치에 관한 연구이다. 응답속도가 느린 연료전지 시스템의 안정도를 높이기 위하여 2차 전지를 이용한 하이브리드 시스템으로 구성되었으며, 낮은 출력 전압과 높은 출력 전류의 고효율 컨버터를 구현하기 위하여 입력컨버터는 동기정류 방식의 부스트컨버터와 출력컨버터는 병렬 인터리빙 방식으로 구현하였고, 동작특성 및 효율성을 실험을 통해 증명하였다.
본 논문에서는 120kW급 하이브리드 전기 차량용 IPMSM 제어기 개발 사례를 소개 한다. 높은 출력 밀도를 요구하는 하이브리드 전기차량의 특성을 고려하여 개발된 IPMSM(매입형 영구자석 동기전동기)를 대상으로 대전류, 고효율 시스템 구성을 위해 수냉식 MCU(Motor Control Unit)를 개발 하였다. 또한 효율적인 차량 전원 배선 및 냉각 유로 구성을 고려한 전원 분배 기능 및 방열판 설계기법이 적용 되었다. 개발된 MCU를 모의 해석 및 실험을 통해 검증 하였다.
본 논문에서는 하이브리드 패턴벡터를 이용하여 자동차의 고유 마크와 차량 번호를 실시간으로 인식하는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘에서는 차량 입력 영상에서 차량의 마크와 번호판의 수평 및 수직 명암값 빈도수 변화를 이용해 마크와 번호판 영역을 추출한다. 또한, 추출된 알고리즘으로부터 수평 수직 패턴을 적용해 자동차의 마크를 인식하고 하이브리드 패턴벡터를 이용하여 번호판의 문자 및 숫자를 인식하도록 하였다. 제안한 자동차 마크 및 번호판 추출 과정에서는 마크와 번호판 영역의 문자와 배경이 뚜렷하게 구별되는 상대적인 크기의 특성과 수평 및 수직 빈도수와 패턴 벡터를 사용하여 마크 및 번호판 영역을 추출, 인식하도록하였다. 제안한 방법들을 적용한 결과, 차량 번호판의 크기에 관계없이 잡음에 영향을 받지 않고 차량의 종류와 번호를 실시간으로 처리할 수 있으며 차량번호판 추출 및 인식뿐 아니라 차량의 마크 추출 가능성을 제시하였다.
본 논문에서는 웨이브릿 변환과 유전자 알고리즘을 이용한 하이브리드 영상복원 방법을 제안한다. 제안한 방법은 영상복원을 위한 전처리로써 분해 및 합성 필터의 이상적인 직교 특성을 가지는 웨이브릿 변환을 이용하여 잡음훼손영상으로부터 고주파성 잡음의 일부를 우선 제거하고 나머지 영상에 대해서는 국부적 최적해로의 고립을 벗어나 전역해 탐색이 가능한 유전자 알고리즘을 적용한다 제안한 하이브리드 방법의 성능평가를 위하여 이진 문자영상과 Lenna 영상을 입력영상으로 인가하여 기존의 단일 유전자 알고리듬을 이용한 방법과 비교실험을 수행하였다. 실험결과 제안한 하이브리드 영상 복원방법이 기존의 방법에 비하여 약 2dB 향상됨으로써 잡음훼손영상의 복원성능이 우수함을 확인하였다.
본 논문에서는 공통 결함접지구조를 이용하여 브랜치 라인 하이브리드 커플러 회로를 소형화하여 설계한 결과를 제시한다. 브랜치 라인 하이브리드 커플러 회로는 가장 널리 쓰이는 전자파회로중 하나이다. 본 논문에서 제안하는 공통 결함접지구조를 이용하여 소형화한 커플러 회로는 크기가 소형화되었음에도 불구하고, 기존 커플러 구조와 유사한 정합, 격리 및 전력분배 특성을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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