전체메뉴 본문바로가기

ABOUT US Electrical Energy Application Lab

Introduction

인사말

안녕하세요. EEA 연구실의 Director 노종석입니다.

저희 연구실은 더 나은 세상을 위한 전기에너지응용 관련 최첨단 신기술을 연구 및 개발합니다.
실패에도 포기하지 않는 도전정신과 열정,
혁신적이고 획기적인 창의성,
최첨단 신기술을 바탕으로 세상을 바꾸고, 미래를 만드는 연구실을 지향합니다.

Through Creation
Through Cutting-Edge Research
Change the World
Make Future
We Are Innovators
Pursue Your Vision in EEA Lab

`

What We Do

스마트 소재를 이용한 지능형 에너지 변환 시스템의 특성 해석 및 최적 설계

본 연구실은 기계에너지-전기에너지 상호변환을 연구합니다.
구체적으로, 전자기, 압전, 형상기억합금 등의 스마트 소재를 활용한
구동장치, 발전기, 변압기 등의 다양한 지능형 에너지 변환 시스템(차세대 전기기기)을 연구합니다.

이런 하드웨어와 더불어
지능형 에너지 변환 시스템의 개발 및 설계에 필요한 소프트웨어
특성 해석 기법과 최적 설계 기법에 관한 연구도 수행하고 있습니다.

EEA 연구실 소개; Introduction of EEA Lab (Ver. Feb.1st.2021)(본 영상은 실용화 가능 우수 기술 보유 연구실로 선정되어 정부지원으로 제작됨)

EEA 연구실 소개;Introduction of EEA Lab (Ver. Feb.1st.2016)



• 현재 지능형 에너지 변환 시스템에 관한 시장 규모
  에너지 변환 시스템은 액추에이터, 전동기, 발전기, 변압기 등을 말합니다.
  에너지 변환 시스템 중 전동기만 보았을 때, 전세계 전력 소모량에서 50%를 전동기기가 차지하는 것으로 추정되며, 우리나라 등 산업화 국가의 경우 전체 전력소모량에서 6-70%를 차지하는 것으로 알려져 있습니다.
  따라서, 전동기 뿐만 아니라 액추에이터, 변압기 등의 다양한 에너지변환 시스템까지 포함한다면 전력 소모의 대부분은 에너지 변환시스템이라 말할 수 있습니다.
  또한, 전력 생산 대부분은 발전기를 통해 발전이 됩니다.
  즉, 에너지 변환 시스템은 인류가 전력을 생산, 소비하는 필수품입니다.


• 지능형 에너지 변환 시스템 특성 해석 및 최적 설계 연구의 특/장점
  최근 각광을 받고 있는 인공지능.
  저희 연구 분야에서는 인공지능을 이용한 에너지변환 시스템 최적설계에 관한 연구가 오래 전부터 활발히 진행되어 왔습니다. 한 예로, 1990년 대부터 지금까지 인공지능인 뉴럴 네트워크를 이용한 에너지 변환 시스템의 최적 설계에 관한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
  이와 같이 저희 연구실은 인공지능을 이용한 에너지 변환시스템의 신뢰성 높은 설계 도면을 컴퓨터가 도출하게 하는 최적설계에 관한 연구를 활발히 수행하여 오고 있습니다.

  이와 더불어 시제품을 직접 만들어 보지 않고도 컴퓨터로 제품의 특성들을 미리 예측하기 위한 고난이도의 다중물리 특성해석에 관한 연구도 진행하고 있습니다.

  이와 같이 시제품을 직접 만들어보지 않고도 제품의 특성을 빠르고 정확하게 예측할 수 있는 특성해석 기법과 더불어, 신뢰성 높은 최적 설계 도면 결과를 사람이 아닌 컴퓨터가 인공지능을 통해 도출하게 함으로서 제품의 개발 및 설계에 필요한 시간과 비용을 획기적으로 줄이는데 기여해 오고 있습니다.


• 시장 요구에 따른 지능형 에너지 변환 시스템 기술의 성장 가능성
  기존의 고전적 에너지 변환 방식은 전자기방식을 이용한 에너지 변환 시스템입니다.
  하지만, 최근 에너지 변환에 유용한 최첨단 지능형 신소재가 활발히 연구/개발되고 있습니다.
  이에, 지능형 소재를 이용하여 효과적으로 에너지를 생산하거나 활용하는 시스템들과 시장이 새롭게 생겨나고 있습니다
  이에 따라 저희 연구실에서는 고전적인 전자기 방식 뿐만 아니라, 압전, 자성 형상 기억합금 등의 첨단 신소재 등을 이용한 지능형 에너지 변환 시스템에 관한 최첨단 연구를 수행해오고 있습니다.

  에너지 변환 시스템은 인류에게 필수적인 시스템입니다.
  따라서, 인류가 존재하는 한 에너지변환 시스템은 꾸준한 수요가 있으며, 존재할 것입니다.
  최근 무인화, 기계화, 지능화 등에 따라, 지능형 에너지 변환시스템에 대한 수요 및 시장은 급성장을 할 것입니다.


주요 연구 성과

Update(작성일): 2021년02월01일

• 지능형 에너지 변환 시스템 해석기법 및 설계기법 개발
 - 해석적 기법, 다중물리해석기법, 근사모델응용 등의 다양한 해석기법개발과 이를 이용한 설계기법을 개발하여 에너지 변환 시스템 개발 시간/비용을 절감

• 최적화 알고리즘 및 이를 이용한 지능형 에너지 변환 시스템 최적 설계기법 개발
 - 새로운 근사모델, 최적화 알고리즘의 연구 개발과 이를 이용한 지능형 에너지 변환 시스템 최적 설계기법 개발로 설계의 효율성 및 신뢰성을 증대
 - SCI 논문 13편 게재 및 리비전 단계 다수(상위 0.7% 1편)

• 새로운 액추에이터를 이용한 차세대 카메라 모듈 개발
 - 무전력 위치 유지 및 센서리스(Sensorless)가 가능한 새로운 액추에이터 시스템 개발로 기존 대비 가격절감, 기능강화, 소형화, 저전력화가 가능한 차세대 카메라 모듈 개발을 통한 SCI 논문 1편 게재(상위 14%), 특허 1개 출원, 한국연구재단 실용화 지원 사업(책임)을 통해 실용화 진행 중
 - 이 외 자동초점 모듈, 손떨림방지 모듈, 줌(Zoom) 모듈, 3D카메라 모듈 개발로 SCI 논문 2편 게재(상위 25% 이내 2편), 특허 4개 국·내외 등록, 3개 국·내외 출원

• 단일 역률 동작이 가능한 새로운 유도기 개발
 - 한국연구재단 사업(책임)을 통해 본 연구를 전기기기 분야 석학 Lipo 교수, Bukhari 교수 등과 수행하여 전력시스템 고효율화, 저비용화, 친환경화에 기여

• 차세대 전자접촉기 개발
 - 서부발전 과제(책임)를 통해 개발된 무전력 투입상태유지가 가능한 차세대 전자접촉기는 기존 기술 대비 고내구성, 고효율, 저비용, 친환경적이며 전력시스템의 고효율화, 스마트화, 친환경화 가능
 - 대중매체 메인기사 보도, SCI 논문 상위 15% 이내 2편 게재
 - 기존제품 대체시 년간 146만MWh 또는 2천억원 비용절감이 가능한바, 상용화 단계 개발 중
 - 상기 외 기존 기술 대비 고효율, 고내구성인 신규 영구자석형 전자접촉기 모델들의 다양한 용량별 상용화로 전력시스템의 고효율화, 스마트화, 친환경화에 기여 및 SCI 논문 5편 게재(상위 15% 이내 3편)

• 초고압 직류 송전(High Voltage Direct Current; 이하 HVDC) 차단기용 액추에이터 시스템 개발
 - 한국전력공사 과제(책임)로 고난도 문제인 HVDC 차단 핵심 기술 확보
 - 개발된 해석/설계 툴은 차단기 개발 비용/시간 절감 및 디지털 트윈화에 기여
 - SCI 논문 3편 게재, 특허 1개 등록, 2개 출원

• 센서 구동용 차세대 에너지 하베스터(Energy Harvester) 개발
 - 한국연구재단 사업(책임)을 통해 개발된 본 기술은 4IR로 급증하는 센서들의 구동을 위해 배터리를 이용하는 기존 방식의 고비용, 환경오염 문제 해결 및 IoT화에 기여. SCI 논문 1편 게재

• 차세대 연료분사기 개발
 - 특허 1개를 최근 출원한 본 기술은 기존 기술 대비 센서리스 및 자가진단이 가능하고 내연기관의 연비/신뢰성/미세먼지 측면에서 유리한 기술로 3D프린터 등 다양한 분야로도 적용 가능

• 차세대 Magnetic Gear(이하 MG) 및 Magnetic Geared Motor(이하 MGM) 개발
 - 기존 MG/MGM 대비 25% 이상의 토크밀도와 고기어비(10.5:1)의 차세대 MG/MGM 개발로 적용 시스템의 소형화, 친환경화, 무소음, 비용절감에 기여

• 새로운 축방향 자속 영구자석형 전동기(Axial Flux Permanent Magnet Machine; 이하 AFPMM) 개발
 - 기존 AFPMM의 제작/비용/안정성 문제 완화가 가능한 신규 제작방식 및 구조 제안과 인휠 견인전동기로 적용. 신규 해석기법 개발로 3차원 해석이 불가피한 AFPMM의 개발 시간/비용 문제 해결
 - SCI 논문 7편 게재(상위 25% 이내 4편)

• 매입형 영구자석 동기기기(Interior Permanent Magnet Synchronous Machine; 이하 IPMSM) 연구
 - 고효율, 고토크밀도, 토크리플 저감을 위한 IPMSM 연구로 SCI 논문 13편 게재(상위 14% 3편)
 - 신규 형상 IPMSM 2가지 모델, 신재료 적용 신규 IPMSM 2가지 모델의 유용성을 최근 검증 완료

• 새로운 구조의 차량용 능동형 고성능 댐퍼(Damper) 개발
 - 기존 기술 대비 부피를 50% 절감한 신규 댐퍼 개발 완료 및 인휠 견인전동기 적용 연구 중

• 전기 버스 및 트레일러 겸용 고토크 견인전동기 개발
 - 한국산업기술진흥원 과제로 본 기술을 개발 및 SCI 논문 1편 게재

• 차세대 고효율 변압기 개발
 - 소형 압전 변압기 상용화 및 SCI 논문 상위 15% 2편 게재
 - 동축 케이블 고효율 변압기 연구로 SCI 논문 1편 게재

• 소형, 저가 혈관 탐지 주사기 개발
 - 특허 1개 등록, 1개 출원

• 로봇용 구동장치 개발
 - 로봇용 고전력밀도 표면부착형 영구자석 동기 전동기, 신규 전동기 개발로 SCI 논문 9편 게재
 - 로봇용 무소음, 소형, 저전력소모 초음파 모터 개발로 SCI 논문 상위 15% 1편 게재

• 새로운 전자식 조작기 개발
 - 전력시스템 원격제어를 위한 신규 전자식 조작기 2가지 타입 상용화 및 SCI 논문 4편 게재

• 정밀위치제어용 구동장치 개발
 - 고분해능(10nm) 액추에이터 상용화/국산화
 - 고분해능(40nm) 액추에이터 시스템 개발 및 SCI 논문 2편 게재(상위 8% 1편)
 - 고속이면서도 고분해능인 위치제어 시스템 개발로 SCI 논문 3편 게재(상위 15% 1편)

• 인휠 견인전동기 시스템 개발
 - 인휠 견인전동기 개발시 견인전동기 시장 장악이 예상되는바, 부품 집약이 중요한 인휠 견인전동기용에 유리한 앞서 언급된 MGM, AFPMM, 댐퍼, IPMSM 신규 기술들의 조합 시스템을 개발 중