차량용 PEMFC 동적 모델을 이용한 시스템 부하 응답 특성

한재영(Jaeyoung Han),김성수(Sungsoo Kim),유상석(Sangseok Yu) 한국자동차공학회 2013 한국 자동차공학회논문집 Vol.21 No.1

초등 과학교육과 유머

한재영 ( Jaeyoung Han ) 한국초등과학교육학회 2015 한국초등과학교육학회 학술대회 Vol.68 No.-

개그콘서트 새 코너의 이름은 ‘이개세’이다. 이 개그맨들이 사는 세상. 초등학생들은 어떤 선생님을 좋아할까? 이왕이면 다홍치마라고, 키 크고 멋있고 예쁘고 상냥한 선생님은 누구나 될 수 없으니, 대신 ‘웃선세’, 웃기는 선생이 사는 세상을 만들어 보면 어떨까? ‘쌤이 너무 재밌어서 학교 빨리 가고 싶어요’라는 말이 생겨나지 말라는 법은 없다. 기다려지는 웃긴 과학 수업 시간을 만들기 위해 유머치인 나도 유머를 해보려 한다. 초등학교 3학년과 4학년에서 배우는 과학 내용 중 화학 관련 부분에 써먹을 수 있는 유머를 소개한다. 과학은 무엇일까? 과학은 침대다. 침대는 가구가 아니니까. 이런 썰렁한 유머를 자신 있게 해 보자. 유머 만세 삼창도. - 물질의 세 가지 상태 중 노래를 가장 잘 하는 상태는 무엇일까? 고체다. 왜? (이유는 학회 발표에서). 그럼 고체 중 가장 노래를 잘하는 것은? 보석. - 물의 상태변화, 증발: 현대인의 얼굴이 점점 굳어가는 이유는 무엇일까? 조물주가 인간을 진흙으로 만들었기 때문 - 얼음이 죽으면 뭐가 될까? 아몬드가 죽으면? 소금이 죽으면? 오리가 얼면? - 혼합물의 분리, 콜라와 마요네즈를 섞으면? 참기름에 물을 타면 어떻게 될까? (물론 이게 다는 아님) 초등학교 과학 시간에 유머를 많이 하면 어떤 부작용이 있을까? 학생의 창의력이 높아지고 국어 실력도 덩달아 쑥쑥 늘고, 무엇보다도 긍정적이고 낙관적인 태도로 행복한 삶을 살게 될 것이다. 실제 그런지 실험연구를 해 본 건 아니다.

GPGPU기반의 Advanced joint bilateral filter를 이용한 깊이 영상의 품질 향상 기법

한재영(Jaeyoung Han),서영호(Youngho Seo),유지상(Jisang Yoo) 한국통신학회 2013 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.1

시스템 식별 방법을 이용한 볼텍스 튜브 모델링

한재영(Jaeyoung Han),정지웅(Jiwoong Jeong),유상석(Sangseok Yu),임석연(Seokyeon Im) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.5

본 연구에서는 고온측과 저온측의 온도 예측을 위한 볼텍스 튜브 모델을 개발하였다. 볼텍스 튜브 모델은 시스템 식별 방법을 기반으로 개발하였으며, 개발된 볼텍스 튜브 모델은 ARX(Auto-Regressive with eXtra inputs)모델을 기반으로 하여 설계되었다. 본 연구에서 유도된 다항식 모델은 모델의 정확성을 확인하기 위해 실험데이터와 검증하였다. 또한, 유도된 모델은 안정성 검사 통과를 보여준다. 저온측 스로틀 밸브 각도를 변경하였을 때, 적절히 온도 분리가 이루어지는 것을 확인하였으며, 동적응답을 확인하기 위해 저온측 스로틀 밸브 각도를 변경 시켰을 경우, 볼텍스 튜브 모델의 온도가 적절히 분리 되는 것을 확인할 수 있다. 결론적으로, 개발된 볼텍스 튜브 모델을 저온측 스로틀 밸브 각도에 따라 온도 분리 예측이 가능하다는 것을 확인할 수 있다. In this study, vortex tube system model is developed to predict the temperature of the hot and the cold sides. The vortex tube model is developed based on the system identification method, and the model utilized in this work to design the vortex tube is ARX type (Auto-Regressive with eXtra inputs). The derived polynomial model is validated against experimental data to verify the overall model accuracy. It is also shown that the derived model passes the stability test. It is confirmed that the derived model closely mimics the physical behavior of the vortex tube from both the static and dynamic numerical experiments by changing the angles of the low-temperature side throttle valve, clearly showing temperature separation. These results imply that the system identification based modeling can be a promising approach for the prediction of complex physical systems, including the vortex tube.

전기 자동차용 니켈수소 배터리 1차원 열전달 모델링

한재영(Jaeyoung Han),박지수(Jisoo Park),유상석(Sangseok Yu),김성수(Sung-soo Kim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.3

전기 자동차의 연료 소모량은 배터리 성능에 의존한다. 배터리의 성능은 작동온도에 민감하기 때문에, 배터리 온도 관리는 성능과 내구성을 보장한다. 특히, 배터리 팩에서의 모듈의 온도 분포는 냉각 특성에 영향을 미친다. 이 연구는 모듈 사이의 온도 분포를 확인 할 수 있는 배터리 열적 모델링에 초점을 두었다. 본 연구의 배터리 모델은 NiMH 각형 모델이며, 10개의 모듈로 구성되어졌다. 배터리 열 모델은 열 발생, 채널을 통과하는 대류 열 전달 그리고 모듈 사이의 전도 열 전달로 구성되었다. 배터리 내에서 발생되는 열발생 모델은 충/방전 동안의 전기적인 저항열에 의해 계산되어 진다. 모델은 전 하이브리드 자동차의 운전 동안 적절한 열관리의 전략을 결정한다. Fuel consumption rates of electric vehicles strongly depend on their battery performance. Because the battery performance is sensitive to the operating temperature, temperature management of the battery ensures its performance and durability. In particular, the temperature distribution among modules in the battery pack affects the cooling characteristics. This study focuses on the thermal modeling of a battery pack to observe the temperature distribution among the modules. The battery model is a prismatic model of 10 NiMH battery modules. The thermal model of the battery consists of heat generation, convective heat transfer through the channel and conduction heat transfer among modules. The heat generation is calculated by the electric resistance heat during the charge/discharge state. The model is used to determine a strategy for proper thermal management in Electric vehicles.

해외교육봉사활동을 통한 예비교사의 전문성 신장

한재영(Han, JaeYoung),홍준의(Hong, Juneuy),서혜애(Seo, Hae-Ae),신세인(Shin, Sein),임성민(Im, Sungmin),차정호(Cha, Jeongho) 서원대학교 사범대학 부설 교육연구소 2020 교육발전 Vol.40 No.2

해외봉사활동을 나가면 주는 것보다 받는 것이 더 많다고 흔히 말한다. 특히 해외교육봉사활동에서는 현지 학생과 봉사단원이 직접 상호작용을 하므로 이러한 주고받음이 활발하게 나타난다. 이 연구에서는 해외교육봉사활동을 수행한 예비교사들이 무엇을 주고받으며 성장했는지 알아보고자 한다. 국립국제교육원에서는 대학생을 대상으로 방학 중 4주 이상 해외에 나가 교육봉사활동을 하는 사업을 지원하고 있다. 이 사업을 수행한 4개 대학의 교수들이 봉사활동 결과 보고서, 예비교사들의 최종 보고서, 일지, 포트폴리오, 평가회 기록물 등을 분석하였다. 예비교사가 경험하며 배운 내용을 정리하기 위한 틀로 ‘교육’, ‘봉사’, ‘해외’의 3개 범주를 설정하였다. ‘교육’ 범주에는 ‘수업 준비’, ‘수업 진행’, ‘수업 반성 및 개선’, ‘코티칭 경험’, ‘교사관 및 학생관’의 소범주가 있으며, ‘봉사’ 범주에는 ‘봉사관’, ‘단체 활동’, ‘정리’의 소범주가, ‘해외’ 범주에는 ‘언어/비언어’, ‘문화’, ‘촬영’, ‘여행’의 소범주가 있다. 각 소범주에 따라 예비교사가 자신의 전문성을 신장해 나간 내용을 기술하였다. 또한 해외교육봉사활동이 예비교사에게 미친 영향을 전체적으로 조망하기 위해, 문화역사활동이론에서 활동체계를 구성하는 6가지 하위 요소(주체, 객체, 도구, 규칙, 커뮤니티, 역할분담)와 예비교사의 전문성 신장 내용이 어떻게 연결되는지 살펴보았다. 이를 통해 해외교육봉사활동이 예비교사 교육에 가지는 의미를 살펴보고, 해외교육봉사활동에 대한 지속적인 지원 필요성을 도출하였다. Normally, the person doing an overseas voluntary activity gets more than he gives. In overseas educational voluntary activity, the volunteer communicates with students abroad a lot in the lesson. This study investigated what the pre-service teachers have developed their professional capabilities while doing the overseas educational voluntary activity, National Institute for International Education has supported the project that helps pre-service teachers to go abroad more than four weeks for the overseas educational volunteer activity. The authors are the professors from the university that carried out this project. We analyzed the final report by a leading professor, and pre-service teachers’ report, the journal, the portfolio, and the record of reflection etc. The analysis framework consists of the categories of ‘education’, ‘voluntary activity’, and ‘abroad’. The education category includes ‘preparation of the lesson’, ‘progression of the lesson’, ‘reflection and improvement of the lesson’, ‘experiencing the coteaching’, ‘views on the teacher and the student’ as the subcategories. The voluntary activity category includes ‘view on the voluntary activity’, ‘group activity’, and ‘reporting’, and the abroad category includes ‘verbal and nonverbal language’, ‘culture’, ‘recording’, and ‘trip’, We described how the pre-service teachers have developed their professional ability in each subcategory. In addition, to overview the influence of the overseas educational volunteer activity to the pre-service teachers, we analyzed the link between the six elements of activity system according to the cultural historical activity theory (subject, object, tool, rule, community, and division of labor) and the professional ability developed. We discussed the meaning of the overseas educational volunteer activity in pre-service teacher education, and derived the necessity of the continuous support for this project.

차량용 PEMFC 동특성 모델링

한재영(Jaeyoung Han),윤진원(Jinwon Yun),김성수(Sung-Soo Kim),유상석(Sangseok Yu),임석연(Seokyeon Im) 한국자동차공학회 2011 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2011 No.11

The stringent emission regulation and future shortage of fossil fuel motivate the research of alternative powertrain. In this study, a system of proton exchange membrane fuel cell has been modeled to analyze the performance of the fuel cell system for automotive application. The model is composed of the fuel cell stack, air compressor, humidifier, and intercooler, hydrogen supply and thermal management logic which are implemented by using the Matlab/Simulink<SUP>ⓡ</SUP>. A Fuel cell stack model is empirical model but the water transport model is included so that the system performance can be predicted over various humidity conditions. A model of air compressor is composed of motor, static air compressor, and some manifolds so that the motor dynamics and manifold dynamics can be investigated. A thermal management system of automotive PEMFC system is composed of fan/motor assembly, coolant passages, detail radiator, and cooling pump/motor. Motor assemblies of fan and pump are used to explore control strategy of the thermal management system. The control algorithm was evaluated with the PEMFC system model so that the system can be operated at desired temperature. In our study, the reference temperature of a fuel cell stack is set to 348.15 K considering the durability, and safety margin under transient operation. In conclusion, the PEMFC system with load change operation has to be controlled with feedback controlled thermal management system to ensure proper operating temperature.

모델 기반 연료전지 스택 온도 센서 고장 감지 및 판별

한재영(Jaeyoung Han),김영현(Younghyeon Kim),유상석(Sangseok Yu) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.11

본 연구에서는 PEM 연료전지 온도 센서의 고장을 감지 및 판별할 수 있는 모델 기반 센서 고장 감지 방법이 적용된다. 연료전지 차량이 작동하는 과정에서 스택 온도는 연료전지의 내구성에 영향을 미친다. 따라서 고장 진단 알고리즘이 고장 신호를 감지하는 것은 중요하다. 센서 고장 감지의 주요 목적은 연료전지 시스템의 안정적인 작동을 보장하여 고온과 저온으로부터 스택을 보호하는 것이다. 상태 공간에 기반한 패러티 방정식이 스택 온도와 냉각수 입구 온도와 같은 센서 고장을 감지하는데 적용되며, 잔차는 정상적인 온도 신호와 비교된다. 그리고 잔차는 현재의 센서 고장을 감지하는 다양한 고장 시나리오에 의해 평가된다. 결론적으로, 본 연구에서 설계된 고장 알고리즘이 고장 신호를 감지할 수 있다. In this study, an effective model-based sensor fault detection methodology that can detect and isolate PEM temperature sensors fault is introduced. In fuel cell vehicle operation process, the stack temperature affects durability of a fuel cell. Thus, it is important for fault algorithm to detect the fault signals. The major objective of sensor fault detection is to guarantee the healthy operations of the fuel cell system and to prevent the stack from high temperature and low temperature. For the residual implementation, parity equation based on the state space is used to detect the sensors fault as stack temperature and coolant inlet temperature, and residual is compared with the healthy temperature signals. Then the residuals are evaluated by various fault scenarios that detect the presence of the sensor fault. In the result, the designed in this study fault algorithm can detect the fault signal.

문화역사활동이론을 통한 과학교사의 해외 봉사활동 분석

한재영(Han, JaeYoung),임성민(Im, Sungmin) 학습자중심교과교육학회 2017 학습자중심교과교육연구 Vol.17 No.3

이 연구는 우리나라 과학교사들의 해외 봉사활동에 대해 질적 연구를 하는 것으 로, 2004년부터 2016년까지 동티모르에서 수행된 우리나라 과학교사들의 자발적인 봉사활동 현장의 모습을 기록하고 정리하며 분석하고 반성함으로써 과학교사의 봉사활동 수행에 도움을 주고자 하였다. 봉사활동을 기술하고 분석하며 종합할 수 있는 이론으로 문화역사활동이론(CHAT)을 사용하였다. 기초 자료를 조사․수집하여 동티모르 현지의 실정을 파악하였으며, 봉사활동에 사용된 교수활동 자료집, 실험 목록, 참여 교사들의 후기, 관련 보도 자료, 학회 발표 자료와 봉사활동 참여 교사들 과의 면담 등을 통해 동티모르 봉사활동에 대한 자료를 수집하였다. 수집한 자료에 대하여 2인의 저자가 각자 CHAT 분석을 수행하면서 합의해 나가는 과정을 거쳤다. 연구 결과, 봉사활동의 주체가 1인에서 20명 내외로 확장되며 다양화되면서 도구, 규칙, 커뮤니티, 객체도 확장되는 것을 볼 수 있었다. 커뮤니티를 구성하는 인간 자원의 역할을 확인하였으며, 도구가 봉사활동을 지원하기보다 제한하는 경우가 많음을 살펴보았고, 규칙이 발전되어 가며 구성원 사이에 역할분담이 이루어지는 것을 확인 하였다. 도구의 제약을 극복하기 위해 TOT(training of trainer)라는 새로운 규칙이 만들어지며 동티모르 교사가 강사의 역할(역할분담)을 하는 점이 특징이다. CHAT 분석의 이점과 문제점을 논의하였으며, CHAT 모형을 개선하기 위해 주체가 걸쳐 있다는 개념을 제안하였다. The purpose of this study is to provide qualitative research on the overseas volunteer activities of Korean science teachers in Timor-Leste from 2004 to 2016, so as to help the activities by recording, analyzing and reflecting on the volunteer activities. Cultural Historical Activity Theory (CHAT) was used as a theory to describe, analyze and synthesize volunteer activities. The basic information were collected and analyzed to identify the actual situation in Timor-Leste. And also, the authors collected data from teaching materials used in volunteer activities, experiments list, participants’ essays, related news, presentation materials for academic conferences, and interviewed participants in the volunteer activities. Two authors analyzed the data using CHAT model independently, and then discussed to negotiate the analysis. As a result, it was found that the subject of volunteer activities were expanded, and the tools, rules, community and objects were expanded as well. We found the role of human resources in the community and the tools were more restrictive than supportive to the volunteer activities, and the rules were developed and the division of labor was shared among the members. In order to overcome the constraints of the tool, a new rule called TOT (training of trainer) is developed, and the Timor-Leste teachers plays a role of lecturer (division of labor). We discussed the advantages and problems of CHAT analysis and suggested the concept of smudged subject to improve the CHAT model.

하이브리드 자동차 열관리를 위한 리튬 이온 배터리 열관리 2차원 모델링

한재영(Jaeyoung Han),김성수(SungSoo Kim),유상석(Sangseok Yu) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2012 No.11

EVs and Hybrid electric vehicles depends strongly on their battery affects. The performance of the battery is sensitive to battery temperature and the temperature of the battery will affect the reliability of the battery and improve performance and extend the life. In particular, the temperature distribution of cell to cell in battery pack differ for cooling characterisrics and cooling methode. It is desirable to have a temperature distribution of <5°C from cell to cell. Appropriate modeling for Automotive application battery thermal management shortens the battery design and development process. This study presents temperature distribution between cell for cooling characterisrics and cooling methode through a two-dimensional using the Matlab/Simulinkⓡ. The battery assumes prismatic and consists of 10 cell. Battery thermal management model consists heat generation, heat transfer and pressure drop. Especially The heat generation model considers charge/discharge state. Therefore, this study confirms temperature distribution of between cell for appropriate battery thermal management, and By applying the integrated model of a lithium-ion battery, while driving the battery to ensure proper thermal management.