• 전기화학회지
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• 제12권3호
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• pp.203-218
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• 2009

전기자동차, 하이브리드 및 플러그 인 전기자동차 등과 같은 대용량 전력공급을 요하는 영역으로의 리튬 이온전지의 응용을 위해서는 우수한 전지 신뢰성 및 안전성이 요구되어진다. 이러한 요구에 부응하기 위해서는 전지 구성 성분들은 대전류가 흐르는 조건 하에서 불가피하게 발생되는 열에 대한 저항성이 있어야 한다. 그러나 리튬 염을 해리하는 기능을 갖는 카보네이트계 유기 용매는 휘발성이 높고, 가연성 물질이기 때문에 오용 조건에서 전지의 발화, 폭발 등과 같은 열폭주 현상을 억제하지 못하고 연료로 작용하기 때문에 전지의 안전성에 문제를 일으킬 수 있다. 최근 전지의 안전성을 향상시키기 수단으로 난연성 소재에 대한 관심도가 크게 증가하고 있다. 본 총설에서는 난연성 전해액을 설계하기 위한 최근 연구내용을 소개하고자 한다. 액체 전해액의 난연화는 유기용매 일부를 난연성 소재로 대체하는 것에 의해 이루어질 수 있으며 난연제, 불소화 유기용매 및 이온성 액체를 사용하는 접근방법을 통해 전지의 고안전성을 실현할 수 있을 것이다.

• 전기화학회지
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• 제22권1호
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• pp.43-52
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• 2019

리튬이차전지(Lithium Secondary Batteries)를 에너지원으로 채용하는 분야가 다양해짐에 따라, 기존 요구 특성뿐만 아니라 각 분야에 특화된 성능 평가 결과까지 요구하고 있다. 이에 대응하기 위해 각 전지 제조사는 연구 인력을 충원하고 고가의 장비를 지속적으로 도입해서 다수의 전지를 오랜 기간 평가해야 하는 어려움을 겪고 있다. 이를 해소하기 위해, 전지 모델링(Modeling)을 기반으로 한 모사(Simulation) 기법을 도입하여, 실험 횟수를 최소화하고 실험 시간도 단축하려는 시도를 지속하고 있다. 현재까지 다양한 리튬이차전지 모델링 기법이 보고되고 있으며, 목적에 따라 최적 기법이 선택 및 활용되어 왔다. 본 리뷰 논문에서는 뉴만(Newman) 모델을 기반으로 한 전기화학적 모델링(Electrochemical Modeling) 기법을 상세히 설명한다. 특히, 전극 반응속도를 나타내는 버틀러-볼머식(Butler-Volmer Equation), 각 상(Phase)에서 전자와 이온의 균형 방정식 (Material and Charge Balance Equations), 그리고 전지의 온도 변화를 설명할 수 있는 에너지 균형 방정식 (Energy Balance Equation)의 물리적 의미를 쉽게 설명하고, COMSOL Multiphysics를 이용한 간단한 해석 과정과 결과를 제시한다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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• pp.1525-1529
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• 2004

Most of the recently developed robots are human friendly robots which imitate an animal or human such as entertainment robot, bio-mimetic robot and humanoid robot. Interest in these robots are increasing since the social trend is focused on health, welfare, and graying. By these social backgrounds, robots become more human friendly and suitable for home or personal environment. The more bio-mimetic robots resemble living creature, the more human feels familiarity. People feel close friendship not only when they feed a pet, but also when they watch a pet having the food. Most of entertainment robots and pet robots use internal-type batteries and have a self-recharging function. Entertainment robots and pet robots with internal-type batteries are not able to operate during charging the battery. So far there have been a few robots that do not depend on a battery. However, they need a bulky energy conversion unit and a slug or foods as an energy source, which is not suitable for home or personal application. In this paper, we introduce a new bio-mimetic entertainment robot with autonomous feeding functionality, called ELIRO-1(Eating LIzard RObot version 1). The ELIRO-1 is able to find a food (a small battery), feed by itself and evacuate. We describe the design concept of the autonomous feeding mechanism of the ELIRO-1, characteristics of sub-parts of the manufactured mechanism and the control system.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제14권1호
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• pp.47-51
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• 2013

A high power MOSFET switch based on a 0.35 ${\mu}m$ CMOS process has been developed for the protection IC of a rechargeable battery. In this process, a vertical double diffused MOS (VDMOS) using 3 ${\mu}m$-thick epi-taxy layer is integrated with a Zener diode. The p-n+Zener diode is fabricated on top of the VDMOS and used to protect the VDMOS from high voltage switching and electrostatic discharge voltage. A fully integrated digital circuit with power devices has also been developed for a rechargeable battery. The experiment indicates that both breakdown voltage and leakage current depend on the doping concentration of the Zener diode. The dependency of the breakdown voltage on doping concentration is in a trade-off relationship with that of the leakage current. The breakdown voltage is obtained to exceed 14 V and the leakage current is controlled under 0.5 ${\mu}A$. The proposed integrated module with the application of the power MOSFET indicates the high performance of the protection IC, where the overcharge delay time and detection voltage are controlled within 1.1 s and 4.2 V, respectively.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권4호
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• pp.17-22
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• 2014

The design of a fuel cells stack is important to get optimal output power. This study focuses on the evaluation of fuel cell system for unmaned aerial vehicles (UAVs). Low temperature proton exchange membrane (LTPEM) fuel cells are the most promising energy source for the robot applications because of their unique advantages such as high energy density, cold startup, and quick response during operation. In this paper, a 600 W open cathode LTPEM fuel cell was tested to evaluate the performance and to determine optimal operating conditions. The open cathode design reduces the overall size of the system to meet the requirement for robotic application. The cruise power requirement of 600 W was supported entirely by the fuel cell while the additional power requirements during takeoff was extended using a battery. A peak of power of 900 W is possible for 10 mins with a lithium polymer (LiPo) battery. The system was evaluated under various load cycles as well as start-stop cycles. The system response from no load to full load meets the robot platform requirement. The total weigh of the stack was 2 kg, while the overall system, including the fuel processing system and battery, was 4 kg.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제15권4호
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• pp.127-137
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• 2019

Recently, high electrochemical performance anode materials for lithium ion secondary batteries are of interest. Here, we present silicon-carbon-graphene (Si-C-GR) composites for high performance anode materials of lithium ion secondary battery (LIB). Aerosol process and heat-treatment were employed to prepare the Si-C-GR composites using a colloidal mixture of silicon, glucose, and graphene oxide precursor. The effects of the size of the silicon particles in Si-C-GR composites on the material properties including the morphology and crystal structure were investigated. Silicon particles ranged from 50 nm to 1 ㎛ in average diameter were employed while concentration of silicon, graphene oxide and glucose was fixed in the aerosol precursor. Morphology of as-fabricated Si-C-GR composites was generally the shape of a crumpled paper ball and the Si particles were well wrapped in carbon and graphene. The size range of composites was about from 2.2 to 2.9 ㎛. The composites including silicon particles larger than 200 nm in size exhibited higher performance as LIB anodes such as capacity and coulombic efficiency than silicon particles less than 100 nm, which were about 1500 mAh/g at 100 cycles in capacity and 99% in coulombic efficiency, respectively.

• 전기화학회지
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• 제10권1호
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• pp.20-24
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• 2007

최근 높은 에너지 밀도를 갖고 있는 리튬 이온 이차전지에 대한 관심이 높다. 리튬 이온 이차전지는 이미 휴대용 기기로 널리 적용되고 있으며, 하이브리드 전기자동차와 같은 고출력 전지시스템에 적용을 위해 연구되고 있다. 리튬 이온 이차전지의 전극 소재는 리튬 이온의 이동에 의해서 충전 및 방전되는 현상을 활용한다. 전극으로부터 리튬 이온이 이동될 때 전극내의 구조 변화가 발생한다. 전극의 구조분석은 중성자 또는 X-선을 이용하여 분석할 수 있다. X-선은 분석 시간이 짧고, 쉽게 분석할 수 있다는 장점이 있으나 원자내의 전자구름과의 산란을 응용하므로 전자가 적은 가벼운 원소의 경우 분석이 어려운 단점이 있다. 리튬도 원자량이 작아서 X-선 만으로는 리튬의 정확한 위치에 대한 분석이 어렵다. 중성자 분석기술은 이에 대한 해답이 될 것이다. 본 자료에서는 중성자를 활용한 전극물질의 구조 분석 사례 및 그 원리에 대해서 논의하고자 한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권9B호
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• pp.1381-1389
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• 2010

동적인 전력 공급을 통해 에너지 효율을 높여줄 것으로 기대되는 스마트 그리드 기술은 최근 전기자동차 기술의 발달과 함께 차량의 배터리를 가정용 축전지로 활용하는 Vehicle-to-Grid(V2G) 기술에 대한 관심으로 이어지고 있다. 한편, 무선으로 전력을 공급해주는 비접촉 충전 방식은 직접 사용자가 전기 플러그를 콘센트에 꽂지 않고도 자기장 유도 기반으로 전력을 공급해줌으로써 사용자의 안전과 편의성을 보장해 줄 수 있다. 더욱이 이러한 무선 충전과 동시에 자기장을 활용한 통신 시스템이 구축되면 스마트 그리드의 동적 전력 공급의 영역을 이동하는 전기자동차까지 확장함으로써 보다 실용적인 V2G 기술을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 이를 위한 자기장 통신 시스템을 제안한다. 자기장 통신 시스템은 데이터 통신 기능과 위치 인식 기능을 제공하며 비접촉식 충전인프라를 그대로 활용할 수 있는 장점이 있기 때문에 V2G 활용에 있어서 핵심적인 기술이라고 할 수 있다. 제안하는 시스템의 데이터 통신을 전력 공급 관련 정보를 패킷화하여 송수신하고, 위치 인식을 통해 차량과 충전인프라의 위치에 따른 충전 효율 및 통신 성능을 향상시킨다. 또한 테스트 베드를 개발하여 다양한 환경에서 성능 검증을 수행하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.42-48
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• 2018

리튬이온전지의 음극재로 높은 이론적인 용량과 낮은 방전 전위 및 무독성을 가진 실리콘이 높은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 리튬이온전지의 고효율 음극재로 활용을 위한 실리콘-탄소나노튜브-탄소(Si-CNT-C) 복합체를 제조하였다. 복합체 제조를 위해서는 에어로졸 자기조립과 후 열처리 공정을 사용하였다. 제조된 Si-CNT-C 복합체는 구형이었으며 평균 입자크기는 $2.72{\mu}m$이었다. 복합체의 크기는 실리콘 및 탄소나노튜브의 농도가 증가할수록 커지는 것을 확인하였다. Si-CNT-C 복합체는 탄소나노튜브와 글루코스에서 탄화된 탄소가 실리콘 입자들을 중심으로 표면에 부착된 형태이었다. 제조된 Si-CNT-C 복합체는 전기화학 분석을 통해 순수한 실리콘보다 우수한 사이클 성능을 보여주고 있음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1603-1611
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• 2021

본 연구에서는 에너지 저장장치인 배터리를 기존의 발전기 전력계통에 연계하기 위하여 양방향 전력의 흐름이 가능한 BDC(Bi-Directional Converter) 적용을 위해 모델링을 통하여 제어 프로세스를 설계하고, 해상 상황에 따라 변화하는 부하에 최적화된 전력 공급이 가능한 배터리의 충전 혹은 방전 메커니즘에 대하여 제안한다. 본 연구는 MATLAB/Simulink를 이용하여 BDC를 모델링 하였으며 부하 시나리오에 따라 배터리 충전 및 방전 시의 전류 제어 및 SOC(State Of Charge) 최적화를 시뮬레이션 하였다. 이를 통해 선내 운전되는 발전기가 최적운전 범위에 운전될 수 있도록 배터리와 전력 및 부하를 연동할 수 있도록 하였으며, 발전기가 높은 연료효율 범위에서 운전될 수 있도록 전력제어관리를 수행하였다.