• 전기학회논문지
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• 제56권12호
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• pp.2233-2239
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• 2007

The pantograph-catenary system is one of important components for high-speed rail system that are powered electrically. Electrical power is delivered from a catenary structure to the train via a pantograph and thus it is very important to regulate the contact force between catenary and pantograph. Although a lot of research results for active pantograph have been reported, most of them have made an unrealistic assumption that the catenary displacement is constant with respect to the time. In this paper, we present a new pantograph model that regards the catenary displacement as an unknown disturbance input. Moreover, a disturbance observer based controller is proposed to remove the effect of disturbance, i.e., the catenary displacement variation. The computer simulation result shows that the substantial improvement in regulating the contact force can be achieved by the proposed controller.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2013년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.212-213
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• 2013

This paper proposes the algorithm of torque distribution in the electric wheel-chair using 2D joystick for drive safety. For the accurate driving performance, the specific and precise torque distribution is required in both wheels depending on signals of X-Y axis that is generated from 2D joystick. The signals of X-Y axis from joystick are transformed into the propulsion force and the torque reference. And the torque reference can be generated through the dynamic model of wheel-chair. The optimal dynamic characteristics of the electric powered wheelchair can be obtained, by adjusting the sensitivity coefficients of propulsion force and torque reference, In addition, the system takes smooth and stable control characteristics due to continuous torque output at all directions of joystick. The several simulations verify the usefulness of the proposed algorithm about torque distribution.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제7권1호
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• pp.75-80
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• 2012

In this paper, a new energy harvesting technology using stray electric field of an electric power line is presented. It is found that energy can be harvested and stored in the storage capacitor that is connected to a cylindrical aluminum foil wrapped around a commercial insulated 220 V power line. The average current flowing into 47 ${\mu}F$ storage capacitor is about 4.53 ${\mu}A$ with 60 cm long cylindrical aluminum foil, and it is possible to operate wireless sensor node to transmit RF data every 42 seconds. The harvested average power is about 47 ${\mu}W$ in this case. Since the energy can be harvested without removing insulating sheath, it is believed that the proposed harvesting technology can be applied to power the sensor nodes in wireless ubiquitous sensor network and smart grid system.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.483-487
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• 2022

본 논문에서는 태양에너지 하베스팅을 위한 자가발전 아두이노 시스템을 설계하고 이의 동작을 설명한다. 이를 위해서 아두이노 시스템이 시시각각 변하는 태양에너지의 양을 센싱하고 이에 따라서 active mode와 sleep mode의 동작 시간의 비율을 스스로 조정해서 주어진 태양 빛의 세기에 대해서 최적으로 동작할 수 있는 동작 조건을 스스로 찾아가는 방법을 설명하고 이의 동작을 검증한다. 본 논문에서 개발한 active mode와 sleep mode의 동작 시간의 비율의 자가 조절을 통해서 태양 빛의 세기가 충분히 강할 경우에는 아두이노 시스템이 active mode로 지속적으로 구동되고, 태양광으로부터 전력을 충분히 공급받을 수 없는 경우 sleep mode를 사용하여 전력 소모를 최소화한다. 그 결과 active mode를 지속적으로 구동하는 것에 비해 sleep mode를 사용하는 경우 전력 소모를 최대 81.7% 줄여 에너지 소비를 최소화할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 빛의 세기가 중간 수준일 때에는 active mode와 sleep mode의 비율을 빛의 세기에 맞게 적정하게 배분하여 동작하게 한다. 본 논문에서 제안한, 스스로 active mode와 sleep mode의 동작 시간 비율을 조절하는 방법은 특히 높은 전력 소비 효율 특성이 필요한 웨어러블 및 바이오-헬스용 자가발전 시스템을 에너지 효율적으로 동작시킬 때에 도움이 될 것으로 생각된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.637-644
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• 2010

진동 에너지 기반의 압전 에너지 수확 장치는 외부 가진력의 주파수가 장치의 고유 진동수 (또는 공진 주파수)와 일치하는 경우 최대 전력을 발생시키지만, 이를 벗어난 주파수 대역에서는 전력 발생량이 급격히 감소한다. 그런데, 에너지 수확 장치의 고유 진동수는 시간이 지남에 따라 변할 수 있으며, 가진 주파수 역시 어떤 일정한 값에 항상 고정되어 있는 경우는 드물다. 따라서, 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 일정한 공진 대역폭을 갖는 압전 에너지 수확 모듈을 제안하였고 해석 및 실험을 통하여 전기 출력에 대한 주파수 대역특성을 파악하였다. 또한, 제안된 모듈을 구성하는 개별 에너지 수확 단위간의 전기적 연결 방법에 따라서 전기출력이 최대화되는 공진 주파수가 조절될 수 있음을 보였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1574-1579
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• 2016

본 논문은 무인항공기 비행시간 향상을 위해 RF 무선 전력 획득 기술을 이용한 self-powered 센서 노드 회로에 관해 설계 연구하였다. 제안하는 센서 노드는 두 가지 경우가 만족하였을 때 동작한다. 마스터 노드의 입력 RF ID와 센서 노드의 ID가 같을 경우와 RF 무선 전력 획득 시스템이 히스테리시스 스위치에 의해 동작될 때다. 마스터 노드의 출력은 263 MHz에서 26 dBm을 사용하였다. RF 전력을 DC 전력으로 변환하는 최대 효율은 마스터 노드에서 2미터 떨어진 지점(4-6 dBm)에서 55 %이다. 최대 RF 무선 전력 획득 범위는 마스터 노드와 센서 노드의 거리가 약 13 m 이다. 센서 노드의 MCU 및 수신기와 온도 센서와 같은 부하의 소비 전력은 10 msec 동안 5.0 V에서 평균 15 mA이다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권12호
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• pp.769-775
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• 2016

Characteristics of a wireless sensor powered by the IDE (interdigitated electrode) embedded piezoelectric cantilever generator were analyzed in order to evaluate its potential for use in wireless sensor applications. The IDE embedded piezoelectric cantilever was designed and fabricated to have a self-resonance frequency of 126 Hz and acceleration of 1.57 G, respectively, for the mechanical resonance with a practical conveyor system in a thermal-power plant. It produced maximum output power of 2.81 mW under the resistive load of $160{\Omega}$ at 126 Hz. The wireless sensor module is electrically connected to a rectifier capacitor with capacity of 0.68 farad and 3.8 V for power supply by the piezoelectric cantilever generator. The unloaded capacitor could be charged as a rate of approximately $365{\mu}V/s$ while the capacitor exhibited that of 0.997 mV/min. during communication under low duty cycle of 0.2%. Therefore, it is considered that the fabricated IDE embedded piezoelectric cantilever generator can be used for wireless sensor applications.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.66-69
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• 2017

In recent year, energy harvesting technologies from the ambient environments such as light, motion, wireless waves, and temperature again a lot of attraction form research community [1-5] due to its efficient solution in order to substitute for conventional power delivery methods, especially in wearable together with on-body applications. The drawbacks of battery-powered characteristic used in commodity applications lead to self-powered, long-lifetime circuit design. Thermoelectric generator, a solid-state sensor, is useful compared to the harvesting devices in order to enable self-sustained low-power applications. TEG based on the Seebeck effect is utilized to transfer thermal energy which is available with a temperature gradient into useful electrical energy. Depending on the temperature difference between two sides, amount of output power will be proportionally delivered. In this work, we illustrated a low-input voltage energy harvesting circuit applied discontinuous conduction mode (DCM) method for getting an adequate amount of energy from thermoelectric generator (TEG) for a specific wearable application. With a small temperature gradient harvested from human skin, the input voltage from the transducer is as low as 60mV, the proposed circuit, fabricated in a $0.6{\mu}m$ CMOS process, is capable of generating a regulated output voltage of 4.2V with an output power reaching to $40{\mu}W$. The proposed circuit is useful for powering energy to battery-less systems, such as wearable application devices.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.205-212
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• 2004

본 논문에서는 연료전지와 컨버터 모듈을 채용한 1-[KVA] 용량의 Line-interactive방식의 무정전 전원 공급장치(UPS)가 제안된다. 제안된 시스템은 두 개의 500[W]급 양자 교환막형 연료전지에 DC/DC 컨버터가 결합된 모듈을 채용하며, 이 모듈들이 인버터의 DC-Link를 공유한다. DC-Link에는 슈퍼커패시터 모듈이 채용되어 출력의 변동이나 연료 개질기의 느린 동특성으로 인한 연료전지와 부하 사이의 순시적인 전력의 불균형을 개선시킨다. 또한 슈퍼커패시터에 저장된 에너지는 단시간 동안의 과부하를 처리할 때에도 사용될 수 있다. 제안된 시스템은 배터리를 사용하지 않으므로 환경친화적이며 청정 에너지원에 대한 요구를 만족시킨다. 1-[KVA] 시스템의 설계 예가 제시되며, 1시간의 정전동안 부하에 전력을 공급하기 위해 필요한 수소의 양과 보상용 슈퍼커패시터의 용량을 계산하는 방법이 소개된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권9호
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• pp.1347-1356
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• 2022

본 연구에서는 소자의 크기에 따른 코발트-저마늄 박막 기반의 galvanic cell의 특성을 조사하고, 이를 물 접촉 감지에 활용하기 위한 아두이노 기반 사물인터넷 센서 네트워크에의 적용을 제시한다. 본 연구에서 제안하는 코발트 저마늄 박막 기반 galvanic cell은 기존의 압전, 열전 에너지 하베스팅 소자와 다르게, 소자의 손상을 줄 수 있는 기계적인 변형이나 온도 구배를 필요로 하지 않는다는 점에서, 자가발전 센서 네트워크를 구축하는데 있어 더욱 적합한 에너지 하베스팅 소자로 적합하다. 본 연구는 스퍼터링 방식으로 증착된 코발트-저마늄 박막 기반의 galvanic cell을 센서로 활용함으로써 향후 자가발전 센서 네트워크의 실현 가능성에 대해 논의함으로써 향후 연구, 개발될 발전된 형태의 센서 네트워크 구축에 기여할 것으로 기대된다.