• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.585-593
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• 2020

현재까지 총 29건의 전기저장장치의 화재가 발생되었는데, 이 중 22건이 신재생에너지 연계용이며, 완전충전 이후, 운전대기 상태인 휴지기간 동안에 계절과 무관하게 화재사고가 발생되었다. 이것은 병렬로 연결된 셀들의 SOC 상태가 서로 다른 경우, 의도하지 않게 SOC가 높은 셀에서 낮은 셀로 전류가 이동하는 셀프에너지 밸런싱 현상으로, 일부 셀이 과충전되어 열폭주로 인한 화재의 원인으로 평가되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 전기저장장치의 셀프에너지 밸런싱을 방지하는 새로운 BMS의 회로구성과 운용 알고리즘 그리고 SOC 평가알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘과 구현한 BMS를 바탕으로 리튬이온전지의 열화 특성과 열화 및 정상 셀 간의 셀프에너지 밸런싱 특성을 분석한 결과, 정상 셀 대비 열화 셀의 방전 용량 비율은 91.75[%]이며, 열화율이 8.25[%]임을 알 수 있었고, SOC가 높은 정상 셀에서 SOC 낮은 열화 셀로 전류가 이동하는 셀프에너지 밸런싱 현상이 발생함을 확인하였다. 또한, 셀프에너지 밸런싱 전류가 과도하게 높아지는 경우, BMS가 확실하게 셀들의 병렬연결을 분리하여, 리튬이온전지의 안전성을 향상시킬 수 있어, 본 논문에서 제안한 BMS의 유용성을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.556-564
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• 2021

본 논문에서는 친환경 선박용 전기추진시스템의 안전성 향상 기술개발 동향에 대해 조사하였다. 온실효과 및 탄소배출량 감축을 위해 친환경 전기선박에 대한 수요는 점차 늘어날 전망이다. 친환경 전기선박의 주요 구성요소 중 하나인 에너지 저장장치에는 에너지밀도와 효율이 높은 리튬이온 배터리가 일반적으로 사용된다. 하지만 리튬이온 배터리는 에너지 저장장치의 주요 화재원인 중 하나로 지목된다. 항해 중인 선박에 화재 발생 시, 화재진압을 위한 소방설비 및 소방작업이 제한되어 친환경 선박에서의 안전성 향상기술은 더욱 중요하다. 본 논문에서는 친환경 선박의 안전성 향상을 위한 전기추진모터 및 에너지저장장치에 적용되는 최신 기술에 대해 조사 및 분석을 진행하였다.

• Design & Manufacturing
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• 제16권1호
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• pp.36-42
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• 2022

Globally, as population growth and economic development continue, resource consumption is increasing rapidly. As an alternative to electric vehicles was suggested as the environmental pollution problem emerged, the number of registered electric vehicles in Korea increased by more than 137 times compared to 2013. Secondary batteries are expected to expand into various markets such as small IT devices and electric vehicles, and the most important part of electric vehicles is the battery (secondary battery). Therefore, in this study, to analyze the stability of the CSM (Classifier Separator Mill) grinding disc that crushes secondary battery raw materials, structural analysis and vibration analysis of the 1st to 4th grinding discs and the final model were performed. The change of bending by the weight of the Grinding Disc is at least 0.065㎛ and maximum 0.075㎛, and the change by the standard gravity is judged to be very low. The strain is at least 0.00031㎛/㎛ and maximum 0.00078㎛/㎛, and even if the number of Hamer increases, the change by the weight is judged to be insignificant. When the Grinding Disc rotates at a maximum of 6000rpm, the deformation and deformation rate of the first to third models are similar, but the fourth model (Hamer 10EA) is more than three times and the final model (Hamer 12EA) is about four times. However, the maximum deformation is 28.21㎛, which is considered to be insignificant when the change is 6000rpm. Six modes of natural Frequency analysis of the 1st~4th order and final model of the grinding disc appeared to be bent or twisted.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.669-676
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• 2024

본 논문은 리튬이온 배터리의 화재 시험을 통해 배터리 손상 및 열 전달 메커니즘을 평가하고, 배터리 관리 시스템(BMS)의 효율성과 안전성을 향상시키기 위한 방안을 모색한다. 각 섹터의 온도 변화는 T1, T2, T3 지점에서 측정하며, 발화 전극에 전기 투입 후 10분 동안 주변 셀들의 반응을 관찰하고 기록한다. 시험 결과, A 섹터와 B 섹터의 배터리는 완전 발화하여 심각한 물리적 손상을 입고, C 섹터의 배터리는 발화되지 않고 큰 손상을 입지 않는다. 이를 통해 섹터 간 간격이 발화 및 열 전파를 저감하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 확인한다. 본 논문은 리튬이온 배터리의 열 관리 시스템 설계 시 섹터 간 간격을 고려하여 발화 및 열 전파를 저감할 수 있는 중요한 설계 요소임을 시사하며, 향후 다양한 배터리 모델과 조건을 통해 추가적인 시험을 수행하여 BMS의 효율성과 안전성을 더욱 향상시킬 방안을 제안한다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권4호
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• pp.111-120
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• 2016

본 논문은 휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성을 분석하기 위한 실험적 연구로서, 실험은 스마트폰 배터리로 사용되고 있는 리튬-이온 배터리를 대상으로 하여 사용상 부주의 또는 이상상태 등에서 폭발 및 화재가 발생될 가능성이 있는 과충전, 내부단락 및 외부단락 그리고 열충격에 의한 실험을 진행하였다. 리튬-이온 배터리는 과충전 및 외부단락 실험의 경우 보호회로가 정상적으로 작동될 때는 폭발 및 화재 위험성이 없었으나, 보호회로가 고장상태를 가정하였을 때 폭발 및 화재 위험성이 크게 나타났다. 내부단락 및 열충격 실험의 경우 충전상태에 따라 위험성에 차이가 나타났다. 즉, 완방전 상태에서는 폭발 및 화재 위험성이 낮았으나, 완충전 상태에서는 폭발 및 화재 위험성이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 실험결과 휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성을 최소화하기 위해서는 보호회로 고장시 알람장치 및 배터리 케이스 강화 그리고 고온방지를 위한 냉각장치 등의 안전장치의 강화가 필요할 것으로 생각된다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.195-204
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• 2023

드론의 배터리 시스템은 리튬이온 또는 리튬폴리머 배터리를 사용하는데, 드론 사용 후 폐기 과정에서 화재 원인은 폐기되는 배터리에서 발생하는 가연성 가스인 것으로 알려졌다. 폐기공정에 들어간 배터리는 대부분 산소가 발생했지만 미량의 가연성 가스도 발생했고, 처리에 사용된 장비에서도 다량의 염소 이온과 황산염이 검출됐다. 이를 조기에 감지하는 시스템이 구성된다면 폐기 배터리로 인한 사고 위험을 줄일 수 있을 것이다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제16권2호
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• pp.381-404
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• 2022

Forest fires inflict great losses of human lives and serious damages to ecological systems. Hence, numerous fire detection methods have been proposed, one of which is fire detection based on sensors. However, these methods reveal several limitations when applied in large spaces like forests such as high cost, high level of false alarm, limited battery capacity, and other problems. In this research, we propose a novel forest fire detection method based on image processing and correlation coefficient. Firstly, two fire detection conditions are applied in RGB color space to distinguish between fire pixels and the background. Secondly, the image is converted from RGB to YCbCr color space with two fire detection conditions being applied in this color space. Finally, the correlation coefficient is used to distinguish between fires and objects with fire-like colors. Our proposed algorithm is tested and evaluated on eleven fire and non-fire videos collected from the internet and achieves up to 95.87% and 97.89% of F-score and accuracy respectively in performance evaluation.

• 대한조선학회논문집
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• 제58권4호
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• pp.225-233
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• 2021

Conventional submarine propulsion batteries have mainly used lead acid batteries, which have proved relatively safe, but in recent years, research on mounting lithium-ion batteries to improve the underwater operation capability of submarines is underway in advanced countries such as Japan. Korea has world-class technology in the development of electric vehicles and lithium-ion batteries for energy storage, but fire safety accidents continue to occur in electric vehicles and energy storage lithium-ion batteries. In order to mount the lithium-ion battery in a submarine, it is necessary to check the safety as well as whether the performance is improved compared to the lead acid battery. Through the charge/discharge experiment of this lithium-ion battery module unit, it was possible to measure how much performance was improved compared to the lead acid battery. Safety tests were conducted on the lithium-ion battery module assuming that it was mounted on a submarine, and it was confirmed that safety was secured when applied to a submarine. Since many modules are mounted on actual submarines, it has been confirmed that it can be applied to submarine systems by simulating charge/discharge characteristics through Hardware-in-the Loop(HILS). Through the results of this study, the application of lithium-ion batteries to submarines is expected to significantly improve the sustainability of underwater operations.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제27권1호
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• pp.63-70
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• 2024

Lithium-ion batteries (LIB) are widely used in various sectors, such as transportation (e.g., electric vehicles (EV)) and energy (e.g., energy storage facilities) due to their high energy density, broad operating temperature (-20 ℃ ~ 60 ℃), and high capacities. LIBs are powerful but fragile on external factors, including pressure, physical damage, overheating, and overcharging, that cause thermal runaway causing fires and explosions. During a LIB fire, a large amount of oxygen is generated from the decomposition of ionogenic materials. A water fire extinguisher that helps with cooling and suffocating must be essentially required at the same time. In fact, however, it is difficult to suppress LIB fires in the case of EVs because a LIB is installed with a battery pack housing that interrupts direct extinguishing by water. Thus, this study aims to investigate effective fire extinguishing measurements for LIB fires by using an EV. Relevant documents, including research articles and reports, were reviewed to identify effective ways of LIBs fire extinguishing. A real-scale fire experiment generating thermal runaway was carried out to figure out the combustion characteristics of EVs. This study revealed that the most effective fire extinguishing measurements for LIB fires are applying fire blankets and water tanks. However, there is still a lack of adequate regulation and guidelines for LIB fire extinguishment. Taking this into account, developing functional fire extinguishment measurements and available regulatory instruments is an urgent issue to secure the safety of firefighters and citizens.

• 문화기술의 융합
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• 제9권3호
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• pp.727-730
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• 2023

전세계적으로 온실가스 및 미세먼지 저감을 위한 탄소중립 정책에 따라 전기차보급이 확대될 전망이다. 전기자동창의 운용은 열악한 환경에서 사용되고 충전과 방전 등을 거듭할수록 에너지밀도가 낮아지고 내부분리막의 손상등의 이유로 건전성이 떨어짐에 따라 차량의 주행거리가 줄고, 충전 속도가 느려지는 이유로 대략 5~10년 정도 사용한 배터리들은 폐배터리로 분류하며 이 같은 이유로 배터리 화재 및 폭발 등의 위험성이 높아 지게 됩에 따라 배터리의 진단 및 SOH의 추정이 필수적이라 할 수 있다. 배터리 SOH추정은 매우 중요한 요소로 현재는 배터리 충방전을 반복하면서 소요되는 시간, 온도, 전압을 측정하여 배터리의 상태를 평가하는데 정확도가 낮다. 불안정한 폐배터리를 다수의 반복적 충전과 방전을 통해 진단하는 과정에서 화재 및 폭발의 취약점을 보완하여 신뢰성이 높은 폐배터리의 상태데이터를 취득할 수 있는 기반을 마련하고 본 논문에서는 리튬이온 배터리의 SOH예측을 위해 테슬라 폐배터리를 이용한 방전 용량 측정을 바탕으로 획득한 데이터를 서포트 벡터 머신 기반으로 예측하고자 하였다.