• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7934-7940
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• 2015

도시철도의 표정속도를 증가시키기 위한 여러 가지 방법 중 가속도를 높이는 방법이 있다. 전동기의 견인력을 높이면 일정 목표 수준까지는 가속도를 향상시킬 수 있으나 점착력 제한 등으로 어느 수준 이상에서는 슬립이 발생하여 목표 가속도를 낼 수 없게 된다. 주행저항도 목표 가속도 선정 시 고려해야 할 요소이다. 견인력과 점착력 및 주행저항은 속도에 따라 변하는 함수이므로 가속도 규격을 선정하기 위해서는 속도에 따른 견인력, 점착력, 주행저항 등의 변화에 대한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 차세대전동차를 대상으로 하였는데 이 전동차의 경우 전두부가 유선형이고 1C1M 방식의 모터제어를 수행하므로 기존의 주행저항 수식과 점착력 수식을 적용하는 것은 적합하지 않다. 따라서, 본 연구에서는 견인력과 점착력 수식으로부터 가속도 제한을 구하고 실제 시험 결과와 비교하여 대상 전동차에 맞는 점착력 수식을 도출한다. 이를 바탕으로 차세대전동차의 M카, T카 편성을 변경할 경우 수치적으로 가능한 최대 가속도 규격을 도출한다. 이렇게 이론적 한계를 제시함으로써 실제 가속도 규격 선정 시 도움이 될 수 있도록 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.618-624
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• 2020

병사용 휴대형 전원은 전투원의 작전 수행 능력을 해치지 않는 범위의 휴대 하중을 지님과 동시에 전투장비의 소비전력에 대응하는 전기에너지를 공급할 수 있어야 한다. 특히 미래병사체계의 경우 전투장비의 고성능화에 따라 장비의 총 요구전력이 증가하고 있으므로 경량 고효율 특성을 가지는 휴대형 전원 개발이 필수적이다. 연료전지는 군용 전원으로 주로 적용되던 종래의 리튬 전지에 비해 중량 대비 에너지밀도가 높아 경량 소형화가 가능하여 휴대형 전원 시스템으로 활발한 연구개발이 진행되고 있다. 본 논문에서는 휴대형 전원으로 적용되는 연료전지의 특성을 살펴보고, 국내·외 군용 휴대형 연료전지 개발 현황을 조사한 후, 국외 선진 기술국의 개발 수준 대비 국내 기술 현황에 대해 분석한다. 또한, 미래병사체계용 전원으로의 적용을 위한 휴대형 연료전지 개발 시 고려해야할 주요 요소를 전력 공급 안정성, 휴대 용이성, 비용 절감 세 가지로 분류하고, 이와 관련된 기술을 중심으로 발전방안을 제시하여 향후 연료전지 기반 개인병사 체계용 휴대형 전원 기술 발전방안 수립 시 활용할 수 있도록 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.486-491
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• 2017

하수처리장의 방류수는 낙차를 이용하는 기존 발전 방식으로는 소수력발전에 대한 경제성이 없어 버려지는 물로 인식되어져 왔다. 국내 대다수의 하수처리장 방류수로는 2m 미만의 낙차를 형성하고 있고 유량이 지속적이며 변동이 크지 않다는 점을 고려할 때, 저낙차 조건에서도 안정적인 전력 생산과 효율을 유지할 수 있는 소수력 발전장치 개발이 시급히 요구된다. 본 논문은 저낙차의 유수 특성을 갖는 하수처리장 방류수로에 적용 가능한 일체형 소수력 발전장치의 개발을 완료하여 발전장치에 대한 성능 평가 및 결과를 분석하였다. 그리고 실제 적용을 위한 경제성과 활용방안을 제시하였다. 분석결과, 발전기 효율은 92%이며 전력량은 10kWh로서 경제성의 경우 B/C를 1.0 이상 확보할 수 있는 것으로 분석되었다. 특히, 일체형 발전장치의 운영수준을 정격출력의 80% 이상으로 유지할 경우 경제성 확보가 가능하여 23년차 이후에는 투자비를 회수하여 이익이 발생하는 것으로 확인하였다. 일체형 소수력 발전장치는 하수처리장의 방류수뿐만 아니라 이와 유사한 유수 특성을 갖는 시설에 확대 적용할 경우 긍정적인 효과가 기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권5호
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• pp.587-592
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• 2018

AMOLED는 흐르는 전류에 의해 밝기가 결정되므로 AMOLED의 각 픽셀은 전류 구동 방식으로 동작하므로 AMOLED 구동을 위해서는 사용자의 요구에 의해 전류의 양을 조절할 수 있는 전원이 필요하다. 이에 본 논문에서는 사용자에 의해 설정된 전원을 공급하는 AMOLED 디스플레이용 IP의 driver 블록을 설계하고 이에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 설계된 IP의 driver는 전압에 대해 다이오드 전류 곡선을 가지는 AMOLED의 특성 때문에 출력 전압 레귤레이션에 중점을 두었고, low load시에는 PSM(Pulse-skipping mode)로 동작하고 medium/high load시에는 1.5MHz PWM(Pulse-width modulation) mode로 동작한다. 설계된 IP의 driver는 step-up converter의 DCM(Dis-Continue Mode)에서 발생하는 ringing 현상을 제거하도록 설계하였다. Ringing 현상은 IC내의 power switch를 파괴하거나 주위의 소자들에 EMI를 증가시키는 역할을 하게 된다. 설계된 IP의 driver에서는 ringing killer 회로를 통해 이를 최소화하였다. Mobile applications를 고려하여 disable시에는 standby current를 $1{\mu}A$이하로 설계하여 true shut-down이 가능하도록 하였다. 본 논문에서 제안한 드라이버는 AMOLED의 디스플레이용 듀얼 파워 매니지먼트회로와 같은 시스템에 효율적으로 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.562-567
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• 2020

본 논문은 저장 탱크용 임시전력설비를 보호하기 위한 목적으로 특히 변압기를 감시하고 절연파괴 등과 같은 고장을 차단하고 보호하기 위한 보호계전기 정정에 관한 연구이다. 전력계통에 단락 또는 지락고장 등과 같은 이상이 발생하였을 때 이를 검출하여 고장이 발생한 기기 및 설비를 신속하게 차단하고 전력계통으로부터 분리하여 전력공급에 지장이 없도록 하여야 한다. 전력계통의 이상 상태를 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 보호계전기의 정정이 중요하다. 또한 보호협조를 위해 고장종류와 고장의 원인을 정확히 적용한 고장전류 계산이 보호계전기 정정에 가장 중요한 요소이다. 저장 탱크용 임시전력설비 보호를 위해 적용하는 과전류계전기, 지락과전류계전기, 부족전압계전기, 지락과전압계전기 등이 보호협조가 가능하도록 보호계전기 정정 방법에 대해 연구하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.54-62
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• 2016

열을 전기로 바꾸는 장치로 가장 효율이 우수한 장치인 AMTEC은 알칼리금속을 작동유체로 하여 열을 직접적으로 전기로 변환시키는 장치이다. AMTEC은 저압용기, 고압용기, 베타 알루미나 고체 전해질, 그리고 순환윅으로 이루어져있다. AMTEC에서의 열손실은 주요하게 저압용기에서의 BASE와 응축부 사이에서 발생하는 열복사손실이며, 암텍의 발전량은 BASE의 온도유지력에 영향을 받기에 BASE의 표면온도를 고온으로 유지시켜주어야 고효율 발전량은 일정하게 유지할 수 있다. 이를 위하여 저압챔버에서의 복사 열손실을 줄이고 BASE온도는 상승시키고, AMTEC 시스템의 발전량 향상을 위하여 저압용기 내부의 6가지 형태의 열복사차단막에 따른 출력을 전산유체해석을 통하여 분석하였다. 분석에서 최적의 열복사차단막 형상은 수직부에 곡률을 가질 때이며, 그 때의 온도에 대한 무차원수(응축부온도/BASE온도 비)는 0.665 정도이고 출력은 약 17.69 W 정도로 다른 형상에 대비하여 높은 발전량을 갖는 것으로 계산되었다. 높이에 따른 발전량의 차이에서는 수평차단막이 BASE 상부로부터 멀리 떨어진 경우 발전량이 가장 우수하며, 17.58W 정도로 나타났다. 여러 개의 작은 홀과 다중 수평차단막을 설계한 경우는 기준이 되는 형상보다 오히려 발전량이 감소하였으며, 각각 0.91W, 2.06W 정도 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.777-784
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• 2017

일반적으로 열전발전 소자를 사용하여 에너지 하베스팅을 하는 경우, 시스템의 작동환경에 의해 주어지는 온도구배를 활용하게 된다. 따라서 열전소자의 특성상 큰 온도구배를 기대하기 어려운 작동환경에서는 원하는 출력을 얻을 수 없으며, 작동 온도가 높을 때 얻어지게 되는 최적의 발전효율을 기대하기 힘들다. 자연환경에서 얻을 수 있는 태양에너지를 활용한 신재생 에너지의 활용은 그 동안 태양광발전이나 태양열발전에 국한되어 왔다. 태양광발전은 태양광의 일정 파장대만 사용하고 빛의 산란에 의해 발전효율이 낮아지는 단점이 있으며, 태양열발전은 일반적으로 대규모 설비를 갖춰야 하는 공간상의 제약이 있다. 본 연구에서는 태양열을 집광하여 열전소자에 조사함으로서 큰 온도구배를 형성하여 상용 열전소자의 출력을 향상시킬 수 있는 간단한 소형 발전시스템을 설계 및 제작하였다. 장시간 태양열 집중을 위해 태양 추적 장치를 설치하였으며, 열전소자 하부에 고온의 태양열이 전달되어 온도 편차가 줄어드는 현상을 막기 위해 액체 순환식 냉각기를 설치하여 큰 온도구배를 유지할 수 있도록 설계한 후, 일련의 실험으로 시험하여 그 유용성과 타당성을 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.543-550
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• 2018

4차 산업혁명의 도래와 함께 빠른 속도로 발전하고 있는 IoT 기술은 다양한 센서의 무선화를 가능하게 하였으며 많은 분야에서 응용연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 철도현장의 경우 수 km에 이르는 교량, 터널 등 계측사이트의 규모가 매우 방대한 특징으로 인해, 보편적으로 활용되는 전기식 센서의 경우 원거리 계측으로 인한 신호 잡음 문제, 전철화에 따른 고전압 환경에 기인한 전자기파 간섭 문제로 계측에 어려움이 있다. 이를 극복하고자, 전기식 센서를 대체하기 위한 광섬유 센서 연구가 많이 수행되었으나, 센서 종류의 다양성 부족 등이 현장 적용의 한계로 작용하고 있는 실정이다. 이런 현장의 상황을 토대로, 전기식 센서와 광섬유 센서를 동시에 사용할 수 있으며 IoT 기술을 통해 무선 데이터 통신이 가능한 하이브리드 계측시스템이 개발되었다. 본 연구에서는, 선행연구를 통해 개발된 하이브리드 계측시스템의 다양한 계측현장 적용성을 평가하기 위해 4가지 형태의 계측환경을 모사하여 실시간 계측 실험을 수행하였다. 실험결과, 전기식 및 광학식 센서 모두 높은 추종성을 보이며 원격지에서 실시간으로 계측이 가능하였으며, 본 계측시스템이 50개의 센서를 동시에 2.5kHz의 샘플링으로 계측할 경우에도 적용 가능한 수준임을 확인하였다. 향후, IoT 기반 하이브리드 계측시스템의 다양한 현장 적용을 통해 실시간 건전성 모니터링 기술 기반의 구조안전성 향상에 기여할 것으로 기대한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8927-8932
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• 2015

전기철도에 전력을 공급하기 위하여 철도변전소에서는 급전특성상 방면별 급전을 시행하고 있으며, 급전계통에 고장이 발생하는 경우를 대비한 공통반 차단기와 같은 예비설비와 전차선로 고장 발생 시 고장위치를 찾기 위해 고장점 표정장치를 설치하여 사용 중에 있다. 그러나, 고장 발생 시 공통반 차단기를 사용하여 급전계통을 운용하는 경우에는 고장점 표정반과의 인터페이스가 되지 않아 고장위치를 찾는데 어려움이 있다. 본 논문은 이러한 문제점을 해결하기 위한 고장점 표정반 자동절체 시스템을 설계하고 동작 상태를 검증한다. 또한 자동절체 시스템을 공통반 차단기에 설치한 후 검증방법으로 설정된 24회의 지락시험을 통하여 성능시험을 수행하였으며 고장점 표정장치를 이용하여 기존의 고장위치를 효율적으로 검지하는 방법을 제시하는 데 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.47-56
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• 2018

가스, 전력, 수처리, 원자력, 교통 관제 시스템 등과 같은 국가적 규모의 산업 제어 시스템은 점차 발전하는 정보통신기술에 따라 점차 개방된 네트워크와 공개된 표준 프로토콜을 사용하고 있다. 개방된 네트워크와 공개된 표준 프로토콜을 사용하고 있기 때문에 사이버 공격에 대한 빈도는 점점 증가하고 있는 추세이지만 이에 관련한 후속조치는 매우 부족한 실정이다. 따라서 산업 제어 시스템을 위한 보안 솔루션의 적용은 매우 중요하다. 하지만 실제의 시스템에 보안 솔루션을 적용하는 것은 산업 제어 시스템의 특성 때문에 사실상 불가능하고 기존 시스템에 영향을 주지 않고 공격의 발생 유무를 탐지할 수 있는 보안 시스템이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 산업 제어 시스템에 영향을 주지 않고 비정상행위를 탐지하는 패킷 분석 기반의 침입 탐지 시스템을 제안하고 제안한 침입 탐지 시스템을 실제의 환경을 재현한 산업 제어 시스템 테스트 베드에 적용함으로써 신뢰성 있는 데이터를 기반으로 제안한 시스템의 효율성을 검증한다.