• 한국전자파학회논문지
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• 제22권9호
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• pp.820-826
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• 2011

본 논문에서는 자기 공명 방식의 무선 전력 전송 시스템에서 효율 향상 방안을 제시하였다. 공진 코일은 헬리컬과 스파이럴 형태가 결합된 구조를 제안하였으며, 소스와 디바이스 코일은 단일 원형 루프 형태로 설계하였다. 측정 결과, 송수전 코일이 120 mm의 거리로 이격되어 있을 때 헬리컬과 스파이럴 구조를 결합한 공진기는 기존의 헬리컬 구조의 공진기보다 효율이 13 % 향상되는 결과를 보였다. 뿐만 아니라, 크기도 기존 공진기에 비해 33 % 소형화할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.1035-1041
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• 2017

자기 공진 기반의 무선전력전송 시스템에서, 송수신 공진기가 가까워짐에 따라 전력비 효율이 급격히 감소하는 주파수 스플리팅 현상은 근거리에서 안정적인 전력 전송을 위하여 반드시 해결해야 하는 문제이다. 본 논문에서는 등가회로 모델을 이용하여 무선전력전송 시스템을 모델링하고, 전력비 효율 및 주파수 스플리팅이 발생하는 한계 커플링 계수($k_{split}$)를 도출하였다. 또한, Advanced Design System을 이용하여 회로 수준의 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 k>$k_{split}$ 의 환경에서 송수신 공진기의 구조에 따라 달성 가능한 전력비 효율이 다름을 보였다. 동일한 구조의 공진기의 경우 k가 커지더라도 높은 수준의 전력비 효율을 유지하는 반면, 상이한 구조의 공진기의 경우 k가 커짐에 따라 전력비 효율도 감소함을 확인했다. 그러므로 k>$k_{split}$를 만족하는 근거리 환경에서 안정적인 전력비 효율을 달성하기 위해서는 상이한 구조의 공진기보다는 동일한 구조의 공진기를 사용하는 것이 더 효율적이다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권12호
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• pp.5614-5633
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• 2018

Mobile Edge Computing (MEC) and Wireless Power Transfer (WPT) are both recognized as promising techniques, one is for solving the resource insufficient of mobile devices and the other is for powering the mobile device. Naturally, by integrating the two techniques, task will be capable of being executed by the harvested energy which makes it possible that less intrinsic energy consumption for task execution. However, this innovative integration is facing several challenges inevitably. In this paper, we aim at prolonging the battery life of mobile device for which we need to maximize the harvested energy and minimize the consumed energy simultaneously, which is formulated as residual energy maximization (REM) problem where the offloading ratio, energy harvesting time, CPU frequency and transmission power of mobile device are all considered as key factors. To this end, we jointly optimize the offloading ratio, energy harvesting time, CPU frequency and transmission power of mobile device to solve the REM problem. Furthermore, we propose an efficient convex optimization and sequential unconstrained minimization technique based combining method to solve the formulated multi-constrained nonlinear optimization problem. The result shows that our joint optimization outperforms the single optimization on REM problem. Besides, the proposed algorithm is more efficiency.

• 전기학회논문지
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• 제68권1호
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• pp.207-214
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• 2019

A large-capacity wireless power system is a technology that transmits electric power of kW or more in a noncontact type. Electric cars, electric buses, and electric railways. In order to increase the power transmission efficiency, a resonance method using a frequency of kHz is applied and the efficiency is 80 ~ 90%. In this case, the loss is 10 ~ 20% other than efficiency, and corresponds to several hundreds of W to several kW in kW class wireless power transmission. 35 kW wireless feed system environment, and induced current in the nearby conductive part was measured. As a result of analysis, it was confirmed that induction phenomenon is higher as the loop configuration of the conductive part per area is dense. The increase of the induced current in the mesh loop is characterized by the density of the nearby conductive part having a permeability per unit area. The concentration of the magnetic field by the permeability is increased and the induction phenomenon causing the induction current is increased. It was confirmed that induction phenomenon increases by about 2.7 times when 9 times dense structure is formed.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권12호
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• pp.935-941
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• 2018

본 논문에서는 소형의 인체 삽입형 의료기기에 자기 공진기법 무선전력전송을 적용하는 경우, 적합한 시스템 구성을 제안하고 성능을 검증하였다. 제안하는 수정된 직렬-병렬 구성은 전력 수신부의 전력 수신 코일과 커패시터를 병렬로 연결한 공진기에 직렬로 연결되는 인덕터를 추가하여 구현하며, 낮은 인덕턴스를 가진 전력 수신 코일을 이용하는 경우 직렬 공진기를 이용하는 경우에 비해 높은 효율을 달성할 수 있다. 회로분석을 통해 해당 구성의 유효성 및 동작조건을 이론적으로 검증하고, 돼지 지방 및 근육 생체 블록에 무선전력전송 수신코일을 삽입한 환경에서 무선전력전송을 진행하여 전력 전송 효율 및 생체 블록의 온도 변화를 측정 비교하였다. 생체 블록에 2.5~10 mm 깊이로 삽입 시 제안한 구성이 일반적인 직렬-직렬 구성보다 평균 17.79 % 개선된 효율을 보이며, 공기 중에서 32 dBm 전력 송신 시 직렬-직렬 수신 코일은 평균 $0.75^{\circ}C/s$, 제안한 구성의 수신 코일은 평균 $0.18^{\circ}C/s$의 온도 변화를 보여 제안한 구성이 인체 삽입형 무선전력전송 시스템 구성에 보다 적합함을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.9-10
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• 2015

본 논문에서는 전자기 유도의 동일 원리를 기반으로 하는 무선전력전송(WPT, Wireless Power Transfer)와 인덕션 히팅(IH, Induction Heating) 기술을 융합하기 위한 고효율 중전력(100W~2.4kW) 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 고효율 PFC 컨버터와 무선전력 전송 및 IH렌지 겸용 고주파 인버터로 구성된다. PFC 컨버터는 단위역률과 동시에 고효율을 달성할 수 있는 Bridgeless PFC로 구성하였으며 인버터는 중전력 및 넓은 출력 범위를 지니는 Full-Bridge 인버터로 구성하였다. 무선전력전송과 IH렌지를 위한 송/수신부 코일 구조를 개발하였으며 최대 전력 전송을 위한 공진회로를 개발하였다. 중전력에서 고효율 및 시스템 안정성을 기반으로 하여 국내외 규제를 만족하는 시제품을 제작하여 상용화 가능성에 대한 확인을 목표로 한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.452-460
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• 2021

전 세계적으로 전기차 시장이 확대됨에 따라 성능 및 안전성의 문제를 보완한 친환경적인 전기차가 계속 출시되고 시장이 더욱 커지고 있다. 하지만 전기차의 경우 충전의 불편함, 감전과 같은 안전 문제, 여러 전장부품들의 연동으로 인한 EMI(Electromagnetic interference) 문제는 전기차에서 해결해야 하는 문제이다. 무선전력전송 기술을 이용하면 전기차 충전에 대한 불편함 해소와 고전류, 고전압을 직접 다루지 않아 안전성의 문제를 해결할 수 있으나 EMI 저감을 위한 설계가 이루어지지 않는다면 오작동을 일으켜 더 큰 문제를 일으킬 수 있다. 본 논문은 전기차 무선전력전송 핵심 전장 부품인 무선충전컨트롤모듈에서 발생할 수 있는 EMI를 저감시키기 위한 전원무결성과 신호무결성을 갖는 전기차 무선전력전송 무선충전컨트롤모듈 EMI 저감 설계하였다. 전원부분에서 발생할 수 있는 공진, 임피던스 등의 문제와 신호 부분에서 발생할 수 있는 고속통신간의 신호왜곡의 문제를 시뮬레이션을 통해 EMI 저감 설계하였다.따라서 전원무결성과 신호무결성을 갖는 EMI 저감 설계를 통해 전기차 무선전력전송 무선충전컨트롤모듈 800 MHz ~ 1 GHz 대역과 1.5 GHz에서 각각 10 dBu V/m, 15 dBu V/m이 저감되는 것을 확인하였다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.21-25
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• 2014

As wireless power transfer (WPT) technology using strongly coupled electromagnetic resonators is a recently explored technique to realize the large power delivery and storage without any cable or wire, this technique is required for diffusion of electric vehicles (EVs) since it makes possible a convenient charging system. Typically, since the normal conducting coils are used as a transmitting coil in the CPT system, there is limited to deliver the large power promptly in the contactless EV charging system. From this reason, we proposed the combination CPT technology with HTS transmitting antenna, it is called as, superconducting contactless power transfer for EV (SUWPT4EV) system. As the HTS coil has an enough current density, it can deliver a mass amount of electric energy in spite of a small scale antenna. The SUCPT4EV system has been expected as a noble option to improve the transfer efficiency of large electric power. Such a system consists of two resonator coils; HTS transmitting antenna (Tx) coil and normal conducting receiver (Rx) coil. Especially, the impedance matching for each resonator is a sensitive and plays an important role to improve transfer efficiency as well as delivery distance. In this study, we examined the improvement of transmission efficiency and properties for HTS and copper antennas, respectively, within 45 cm distance. Thus, we obtained improved transfer efficiency with HTS antenna over 15% compared with copper antenna. In addition, we achieved effective impedance matching conditions between HTS antenna and copper receiver at radio frequency (RF) power of 370 kHz.

• 한국항행학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.166-171
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• 2019

본 논문은 6.78 MHz무선전력전송 송신기의 전송 효율을 높이고 송수신 코일 간격 변화에도 안정적 특성을 확보하기 위해 전류 모드 클래스 D 전력증폭기를 설계한다. 선형증폭기의 이론적인 효율을 제한하는 트랜지스터의 기생 커패시터 성분에 의한 손실을 적게 만들어 전력증폭기의 효율을 향상시킨다. 회로 설계 시뮬레이터를 이용하여 고효율 증폭기를 설계하고 부하 임피던스 변화에 따른 전력 출력, 효율 특성을 시뮬레이션하여 검증하였다. 시뮬레이션에서 DC 바이어스 30 V일 때 42.1 dBm의 출력과 95%의 효율을 갖도록 설계하였다. 전력증폭기를 제작하여 42.1 dBm (16 W)의 출력에서 91%의 효율을 보였다. 드론 무선전력전송에 적용될 송수신 코일을 제작하였으며, 송수신 코일 간격에 따른 부하변화에 따라 전력부가효율이 최대 88% 이고 출력전력 $42.1dBm{\pm}1.7dB$의 특성을 나타내었다.

• 한국융합학회논문지
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• 제6권2호
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• pp.57-64
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• 2015

자기유도형 전력전송시스템은 의생명 임플란트, 해저 수송, 그리고 로봇의 무접촉 배터리충전 등에 대한 이동형 및 분리형 부하에 전력을 공급하는 물리적 접촉이 요구되는 기존의 방식을 대체하여 성공적으로 개발이 진행된 시스템으로 알려져 있다. 자기유도결합은 자기유도방식을 이용하여 전력을 전송하는 방식으로 1차측 코일(송전코일)에서 발생되는 자기장을 2차측코일에 전송하는 원리이다. 송전측 코일에서 발생된 자기장을 커패시터와 코일로 이루어진 2차측 코일(수전코일)로 구성된 리시버회로에 전송하는 구조로 송전부와 수전부 코일을 갖는 회로로 구성된다. 본 논문에서는 자기유도결합을 적용한 무선전력전송시스템에 대한 수전측 토폴로지 설계 및 적용방법에 대해 연구하였다. 적용된 무선 전력전송방식은 적용의 편리성과 폭넓은 어플리케이션으로 인해 다양한 융합형 응용장치의 적용이 가능하다.