• 한국산업정보학회논문지
• /
• 제24권1호
• /
• pp.39-44
• /
• 2019

고온 초전도 (HTS) 발전기는 무게, 크기 및 효율의 장점 때문에 활발히 연구되어왔다. 대규모의 초전도 풍력 발전기는 매우 저속의 고토크 회전 기계이다. 이 기계에서는 높은 전자기력과 토크가 중요한 문제이다. 하나의 축에 직렬로 연결된 2개의 발전기는 고토크의 문제를 극복하기위한 하나의 해결 방안이 될 수 있다. 본 논문에서 저자는 15 MW 급 HTS 발전기를 설계하고 분석했다. 3D 유한 요소법을 사용하여 15 MW HTS 발전기의 자기장 분포 및 토크 성능을 확인하였다. 결과적으로 설계된 발전기는 기존의 발전기보다 적은 토크를 생성한다. 제시된 15 MW 초전도 발전기의 설계방식은 대용량 초전도 풍력 발전기의 제작에 있어 고토크로 인한 문제를 해결하는데 활용될 수 있다.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.8-13
• /
• 2016

용액성장법에 의한 SiC 단결정 성장은 Si 또는 Si-금속합금의 융액으로부터 SiC를 성장시키는 방법으로서, 통상의 상부종자 용액성장법(Top Seeded Solution Growth)에서는 Si 융액을 담는 흑연도가니로부터 C가 Si 융액에 용해되고 용해된 C이 상부에 위치한 종자결정으로 이동하여 종자결정상에 SiC 형태로 재결정화하는 단계를 거쳐 SiC의 단결정을 성장시키는 과정을 거치게 된다. SiC 용액성장에 있어서는 SiC의 단결정성장을 위하여 흑연도가니의 형상, 크기, 재질 및 상대적 위치 배열 등 온도제어와 유체흐름 제어를 위해 다양한 공정변수를 선정해야한다. 본 연구에서는 용액성장공정의 설계를 위해 상용의 유한요소해석 패키지인 COMSOL Multiphysics를 이용하여 전자기장해석, 열전달해석, 유체해석에 대한 다중물리해석모델을 구축하고 이 모델을 이용하여 결정성장공정을 설계하였다. 해석결과에 기초하여 2 inch off-axis 4H-SiC 단결정을 종자결정으로 적용하여 $1700^{\circ}C$에서 상부종자 용액성장법에 의하여 SiC 단결정을 성장시켰다. 광학현미경 및 고분해능 X선회절분석을 통해 결정성을 분석한 결과 해당 성장조건에서 양호한 품질의 단결정이 성장함을 확인하였다. 이로써 본 연구에서 구축된 다중물리해석모델이 SiC의 용액성장 공정설계에 유효함을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
• /
• 제23권6호
• /
• pp.109-117
• /
• 2009

본 논문에서는 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기(PMA-RSG : Permanent magnet assisted-synchronous reluctance motor)에 대한 등가 자기 회로를 사용한 해석모델에 대해서 제시하고, 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 외형과 고정자 권선 그리고 특성을 결정하기 위해서 영구자석형 릴럭턴스 통기 발전기의 집중변수 모델(LPM : Lumped parameter model)을 제안한다. 집중변수 모델을 통하여 제안된 기기의 회전자 브리지에서 발생되는 자기 포화 현상에 대해서 예측하고, 기기의 성능에 대해서 효과적으로 검토한다. 집중변수 모델은 유한 요소법(FEM : Finite element method)에 비하여 정확하지는 않지만 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 자기적인 특성을 분석하는데 있어서 많은 시간이 걸리지 않으며, 초기 회전기기의 시제품 제작과 최적 설계에 있어서도 많은 장점을 가지고 있다. 집중변수 모델과 유한요소법을 통하여 영구자석형 릴럭턴스 동기발전기폭 초기 설계하고, 실제작을 고려하여 기기를 최적화하여 유한 요소법을 이용하여 설계 검증을 한다. 집중변수 모델의 선형 비선형 모델을 위해서 Matlab을 이용하였다. 제안된 영구자석형 릴럭턴스 통기발전기의 정당성을 검증하기 위해서 실제 역기전력 파형을 측정하였다.

• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제3권1호
• /
• pp.23-28
• /
• 1999

구형도파관 slot 안테나는 그 구조가 간단하고, 고효율, 고신뢰성 및 소형 제작이 가능한 이유로 많은 Radar 분야와 마이크로파 통신 분야에서 그 응용 분야가 확대되고 있다. 도파관 벽에 형성된 slot은 도파관 내부 도체의 전류를 차단하여 전자파를 자유공간으로 복사한다. 그러므로 슬랏의 경사각도, 절삭깊이, 슬랏폭, 슬랏 길이 등이 안테나 특성 변화의 중요한 변수가 된다. 이러한 slot에 대한 이론적 해석의 어려움으로 인하여 주로 실험적으로 측정된 데이터를 이용한 설계와 제작이 이루어져 왔다. 본 논문에서는 slot의 전계 분포로부터 복사되는 복사전력 및 모드 전류 계산에 의해 slot 어드미턴스를 구하고, 공진길이 및 절삭깊이, 경사각도 등을 계산할 수 있는 표를 완성함과 더불어 동일 slot을 유한요소법을 사용하는 상용 소프트웨어(HFSS)를 사용하여 해석하는 방법을 동시에 수행하여 해석 결과를 기존 문헌의 측정 결과와 비교하므로서 적절한 해석 방법을 찾아내고자 한다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제33권5호
• /
• pp.393-400
• /
• 2016

High frequency induction heating (HFIH) is used in many industries and has a number of advantages, including reliability and repeatability. It is a non-contact method of providing energy-efficient heat in the minimum amount of time without using a flame. Recently, HFIH has been actively studied using the finite element method (FEM), however, these studies only focused on the accuracy of the analysis. In this paper, we can measure joule heat distributions by the electromagnetic analysis for HFIH and the temperature distribution from the heat transfer analysis by applying joule heat for a sprocket. The sprocket is heated over $850^{\circ}C$ due to joule heat and then cooled to under $200^{\circ}C$ by using cooling $20^{\circ}C$ water. These processes were used to calculate the FEM and then compared to our experimental results. The calculated outcome may be used to predict hardening depth in HFIH.

• 한국포장학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.191-200
• /
• 2017

적정포장설계는 포장 원자재 사용량 및 폐기물 발생량뿐만 아니라 재료비 및 물류비 절감이 가능하여 포장재의 환경성과 경제성을 모두 충족시킨다. 유한요소해석은 구조해석, 열전달, 유체운동, 전자기 등 다양한 분야에 유용한 도구로 적용되고 있지만, 포장분야에서는 그 적용이 미비하다. 이에 따라 포장분야에 유한요소해석 적용은 컴퓨터 시뮬레이션으로 포장 설계가 가능하기 때문에 향후 연구에 있어 비용과 시간 절약이 가능하며 적정포장설계를 통해 포장 폐기물과 물류비 절감이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 향후 포장분야에서 유한요소해석(FEM) 프로그램을 활용한 연구 설계에 도움이 되고자 하는 목적으로 국내에서 발표된 유한요소해석 관련 논문을 조사하였다. 1991년부터 2017년까지의 국내 학술지 및 학위논문에 게재된 유한요소해석 관련 논문 중 포장과 직접적인 연관성이 있다고 판단된 32편의 논문을 분석하여 연구의 동향을 살펴보았다. 그 결과 각 논문을 사용한 연구주제 및 내용, 유한요소해석 프로그램, 해석방법 등으로 분석하고 향후 포장분야에 활용할 수 있는 방향에 대하여 제시하였다. 포장 영역에 유한요소해석의 적용은 포장재에 가해지는 응력 및 진동해석을 통해 구조변경 및 두께 감량을 가능하게 하고 이에 따라 기계적 강도 향상 및 포장소재 사용량 감소를 통해 적정포장설계로 원가 절감이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 향후 포장 분야의 연구에 있어, 유한요소해석을 함께 병행한다면 경제적이고 합리적인 포장 설계를 할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
• /
• 제11권3호
• /
• pp.781-789
• /
• 2016

Busbar has been used as electric conductor within extra high voltage (EHV) gas insulated switchgear (GIS), which makes EHV GIS higher security, smaller size and lower cost. However, the main fault of GIS is overheating of busbar connection parts, circuit breaker and isolating switch contact parts, which has been already restricting development of GIS to a large extent. In this study, a coupled magneto-flow-thermal analysis is used to investigate the thermal properties of GIS busbar in steady-state. A three-dimensional (3-D) finite element model (FEM) is built to calculate multiphysics fields including electromagnetic field, flow field and thermal field in steady-state. The influences of current on the magnetic flux density, flow velocity and heat distribution has been investigated. Temperature differences of inner wall and outer wall are investigated for busbar tank and conducting rod. Considering the end effect in the busbar, temperature rise difference is compared between end sections and the middle section. In order to obtain better heat dissipation effect, diameters of conductor and tank are optimized based on temperature rise simulation results. Temperature rise tests have been done to validate the 3-D simulation model, which is observed a good correlation with the simulation results. This study provides technical support for optimized structure of the EHV GIS busbar.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권10호
• /
• pp.1101-1107
• /
• 2014

중이온 입자가속기는 중이온을 radio frequency (RF) 주파수로 가속하는 장치이다. RF 공동부에 인가된 전기장은 입력된 RF 파에 의해 전자기파의 위상에 맞춰 중이온을 연속적으로 가속한다. 이를 위해서는 안정적으로 RF 파를 공동부 내부에 전달할 수 있는 커플러의 형상설계가 요구된다. 중이온 가속기에서의 RF 커플러는 입력부와 RF 주파수의 파를 방출하는 커플러 양 끝단 간의 온도차이가 매우 크다. 이 온도차를 극복하기 위해선 초저온(약 0K)부터 상온 간(약 300K)의 열 변형을 고려한 해석 및 설계기술이 필요하다. 본 연구는 RF 커플러의 구조에 따른 출력 전기장의 세기와 온도 분포, 열 손실과 열 변형을 고려한 내구도 분석을 통해 성능 향상을 위한 방안들을 도출하는 것을 목적으로 하였다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제11권1호
• /
• pp.68-77
• /
• 2008

2.5차원 전자탐사 적분방정식의 확장된 Born 근사해 또는 국소 비선형 근사에 기초하여 루프-루프 전자탐사 역산 알고리듬이 개발되었다 송수신 배열은 수평 동일면(HCP) 또는 수직 동일면(VCP) 방식이고, 다중 주파수 및 다중 송수신 간격을 포함할 수 있으며 PC에서 작동된다. 안정적이고 고해상도를 유지하는 역산이 가능하도록 변수분해 행렬과 Backus-Gilbert 분산 함수 분석을 통해 감도 분포의 함수로서의 공간적으로 변화하는 최적 Lagrange 곱수 결정 알고리듬을 포함하였다. HCP와 VCP 배열 자료가 지하 전기비저항 구조에 따라 서로 다른 감도를 가짐에 따라 동시 역산에서 안정성과 해상도에 영향을 미치게 되므로, 계산값과 측정값 차의 분산에 따라 가중치를 적용하는 방식을 도입하였다. 모델링 코드의 정확성은 통상적으로 루프-루프 전자탐사에서 사용하는 주파수 및 송수신 간격 범위에서 유한차분법에 의해 계산된 결과와의 비교를 통하여 증명되었다. 개발된 역산 알고리듬은 먼저 반무한 공간내 전도체 및 저항체가 포함된 모델에 대한 계산자료에 적용되어 성능이 입증되었다. 현장자료에 적용하고 그 결과 영상을 전기비저항 탐사자료에 대한 역산 결과와 비교하여, 의미있는 지하구조의 영상을 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제9권6호
• /
• pp.1511-1517
• /
• 2008

외부에서 인가되는 전류의 세기에 따라 결합력의 세기가 달라지는 자기점성유체의 특성을 이용한 자기점성 유체 댐퍼는 유체의 결합력을 통해 전단력을 발생시켜 진동의 제어가 가능하다. 자기점성유체 댐퍼의 성능을 좌우 하는 코일 작동부의 최적화를 위해 유한요소해석을 이용해 코일 형상에 따른 전자기력의 성능비교를 실시하였다. 또한 고효율 댐퍼를 제작하기 위한 방법으로 다단의 코일 작동부를 가지는 댐퍼를 제안하였으며, 기존의 댐퍼와의 전자기적 성능 비교를 통해 댐퍼의 성능 비교를 수행하고 제한된 조건에서 최대의 효과를 가질 수 있는 방안을 제시하고 그에 따른 전자기장 해석을 수행하였다.