태양광 발전 시스템용 고효율 마이크로컨버터 토폴로지에 관한 연구

강건일(Geon-Il Kang),서동수(Dong-Soo Seo),최연옥(Youn-Ok Choi) 한국산업기술융합학회(구. 산업기술교육훈련학회) 2024 산업기술연구논문지 (JITR) Vol.29 No.1

본 논문에서는 태양광 발전시스템에 사용되는 마이크로 컨버터의 특성을 분석하였다. 마이크로 컨버터는 태양광패널에 하나씩 부착되며, 각 패널의 발전 성능을 최적화하는 역할을 한다. 이는 태양광 발전시스템의 성능을 최적화 하는 것을 의미한다. 마이크로 컨버터가 적용된 태양광 발전시스템의 경우 중앙 집중식 MPPT 제어와 분산형 MPPT 제어를 혼합하여 사용한다. 음영으로 인한 미스매칭시 중앙집중식 MPPT 제어만으로 발생하는 MPPT 손실을 개선하기 위해 분산형 MPPT 제어를 동시에 수행한다. 그리고 미스매칭이 없는 경우는 중앙집중식 MPPT 제어만 동작하고 마이크로 컨버터는 MPPT 제어가 아닌 바이패스 제어로 동작한다. 또한 본 논문은 벅 컨버터 토폴로지의 바이패스 운전 모드에서의 손실을 분석하여 고효율 바이패스 토폴로지를 제안하였다. 그리고 프로토타입을 제작 하여 성능을 비교 분석하여 제안한 토폴로지를 검증하였다. In this study, we analyze the characteristics of microconverters utilized in photovoltaic systems. Microconverters are individually attached to solar panels and are instrumental in optimizing the power-generation performance of each panel, thereby enhancing the overall efficiency of photovoltaic systems. The utilization of microconverters implies the need for optimizing the performance of the entire photovoltaic system. In systems employing microconverters for photovoltaic power generation, a combination of centralized and distributed maximum power point tracking (MPPT) controls is employed. Distributed MPPT control operates concurrently to mitigate MPPT losses incurred solely by centralized MPPT control during mismatching due to shading. In the absence of a mismatch, only centralized MPPT control is engaged, and the microconverter operates using bypass control instead of MPPT control. In addition, this study proposes a high-efficiency bypass topology by scrutinizing the losses in the bypass operation mode of the buck converter topology. A prototype was manufactured to facilitate a comparison and analysis of the performance of the proposed topology.

디지털 제어기를 이용한 Flyback converter 관한 연구

강건일(Kang Geon Il),이정운(Lee Jeong Woon),양승학(Yang Seung Hak),임영철(Lim Young Cheol) 전력전자학회 2008 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-

컨버터의 제어는 보통 아날로그 제어기를 기반으로 한다. 전용 아날로그 상용 IC들로 복잡한 회로의 장점을 극복하고 있고 이로 인해 기본성능을 수행하고 저가격화와 사용상의 편의를 얻을 수 있다. 그러나 이러한 장점은 디지털 제어기의 성능개선과 가격의 하락으로 전용의 IC에 필적하는 파워 컨버터의 응용을 가능하게 만들었다. DC-DC 컨버터 내부 파라미터에 대한 모니터링이 가능하며, 아날로그 제어방식에서는 처음의 사양에 의해 고정된 출력전압을 얻었지만 디지털 제어 방식에서는 PC와 DC-DC 컨버터간 통신을 통하여 사용자가 원하는 임의의 전압을 얻어낼 수 있고 원격제어가 가능하다. 본 논문에서는 이와 같은 디지털 제어기의 장점과 실용성을 제시하고자 소신호 모델식을 기반으로 하여 디지털 모드 제어기를 설계하고, 이를 구현하기 위해 원칩 마이크로컨트롤러인 microchip사의 dsPIC30F2020을 사용하였다. 마이크로컨트롤러를 이용한 DC-DC 컨버터의 실용성을 검토하였다.

태양광 발전 시스템용 고효율 파워옵티마이저 토폴로지에 관한 연구

강건일(Geon-Il Kang),최연옥(Youn-Ok Choi),서동수(Dong-Soo Seo) 대한전기학회 2022 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.7

분광계를 이용한 당 농도 측정방법 연구

강건호(Geon-Ho Kang),임정묘(Jeong-Myo Im),민경은(Kyoung-Eun Min),장은석(Eun-Seok Jang),김민성(Min-Sung Kim),설수현(Su-Hyeon Seol),전재훈(Jae-Hoon Jun) 대한전기학회 2020 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2020 No.7

Thermocycling이 금속과 레진시멘트간의 결합강도에 미치는 영향

강건구,정관호,최정호,안승근,송광엽,박찬운,Kang, Geon-Gu,Chung, Kwan-Ho,Choi, Jeong-Ho,Ahn, Seung-Geun,Song, Kwang-Yeob,Park, Chan-Woon 대한치과보철학회 1996 대한치과보철학회지 Vol.34 No.2

The purpose of this study was to evaluate the effect of thermocycling on bond strength between metal and resin cement according to thermocycling, and to observe the bond failure modes with optical microscope(X30). For this purpose, Super-Bond C & B and Panavia 21 resin cement were used. Metal specimens were made of Vera-Bond and the surface of specimens were sandblasted with $50{\mu}m$ aluminum oxide. All experimental groups were stored in $37^{\circ}C$ distilled water for 72 hours, followed by thermocycling between $5^{\circ}C$ and $55^{\circ}C$ with 15 second dwell time. 500, 1000, 2000 cycles of thermocycling were executed and the tensile bond strength was measured by Instron Universal Testing Machine(Model 4201) The obtained results were as follows : 1. Super-Bond C & B and Panavia 21 did not show statistically significant difference accor-ding to thermocycling test(P>0.05). 2. Super-Bond C & B specimens exhibited statistically significant higher tensile bond stre-ngth than Panavia 21 for all experimental groups(P<0.05). 3. Super-Bond C & B exhibited mixed mode failure with partial adhesive and partial cohe-sive failure, and most of Panavia 21 exhibited cohesive failure and some mixed mode failure.

건물 밀집 지역에서 대기오염물질 분포에 미치는 건물과 지형의 영향에 관한 수치 연구

강건,김재진,이재범,Kang, Geon,Kim, Jae-Jin,Lee, Jae-Bum 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.2

본 연구는 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 모델을 이용하여 도시 지역에 위치한 도시 대기측정소의 대기질 대표성을 평가하고, 측정 목적에 따른 측정소 위치 선정에 대한 방법론을 제시하였다. 이를 위하여 대상 지역을 은평구 도시대기측정소(air quality monitoring system, AQMS)로 선정하였고 두 가지배출 시나리오(대기오염물질이 배경에서 수송되는 경우, 도로에서 배출되는 경우에 대한 수치 실험을 수행하였다. 대기 흐름은 대상 지역의 북동쪽과 남동쪽에 위치한 산악 지형의 영향을 크게 받고, 건물이 밀집한 지역에서는 2차 순환에 의한 복잡한 흐름이 나타났다. 대기오염물질이 배경에서 수송되는 경우에, 대기오염물질 분포는 지형(산)의 영향을 크게 받았다. 선오염(도로)에서 배출되는 경우에는 도로 위치와 건물 분포/높이 영향을 크게 받았다. 은평구 AQMS 위치에서 수치 모의된 농도는 지형보다 건물의 영향이 크게 나타났다. 배출 시나리오 결과를 이용하여 은평구 AQMS가 대상 지역의 대기질을 대표할 수 있는지에 대하여 평가하였다. 은평구 AQMS 위치에서 모의되는 농도는 두 시나리오의 층 평균 농도와 유사한 크기를 가지고 있어 측정 높이에서의 대기질을 대표할 수 있다고 판단된다. 대기오염물질은 시·공간적으로 비균질적이기 때문에 측정 목적에 따른 고도 별 측정망 위치 선정에 대한 가이드라인을 제시하였다. 측정망을 고농도가 나타나는 지역(hot spot)과 청정 지역(clean zone), 각 층의 평균 농도가 나타나는 지역(average zone), 건물/지형에 가로막혀 흐름의 유입과 유출이 활발하지 않는 안락처 지역(shelter zone), 외부에서 수송되는 배경 농도를 대표할 수 있는 지역(equi-background zone) 등 총 5가지로 분류하여 조사하였다. Using a computationalfluid dynamics(CFD) model, thisstudy evaluated the representativeness of an air quality monitoring system (AQMS) in an urban area and presented a methodology to determine the suitable AQMS locations for specific purposes. For this, we selected a 1.6 km × 1.6 km area around the Eunpyeong-gu AQMS (AQMS 111181) as a target area. We conducted simulationsfor two emission scenarios (scenario one: air pollutants transported from inflow boundaries, scenario two: air pollutants emitted from roads). Urban airflows were markedly influenced by mountainous terrain located in the northeast and southeast of the target area, and complicated airflow patterns occurred around the buildings. The distributions of air pollutants were dependent on the terrain (mountain) in scenario one, but the road location and building height in scenario 2. We evaluated whether the AQMS could represent the air quality in the target area based on the simulations for two scenarios. The concentrations simulated at the AQMS were similar in magnitude to the layer mean concentrations, which indicated good representativeness for the air quality in the target area. We also suggested which locations were suitable for different measurement purposes (hot spots, clean zones, average zones, shelter zones, equi-background zones).

도시숲과 가로수가 대기 흐름과 기온에 미치는 영향에 관한 수치 연구

강건,최원식,김재진,Kang, Geon,Choi, Wonsik,Kim, Jae-Jin 대한원격탐사학회 2022 大韓遠隔探査學會誌 Vol.38 No.6

This study investigated the effects of the urban forest and street trees on flow and temperature distribution in the Daegu National Debt Redemption Movement Memorial Park. For this, we implemented tree-drag and tree-cooling parameterization schemes in a computational fluid dynamics (CFD) model and validated the simulated wind speeds, wind directions, and air temperatures against the measured ones. We used the wind speeds, wind directions, air temperatures predicted by the local data assimilation and prediction system (LDAPS) as the inflow boundary conditions. To investigate the flow and thermal characteristics in the presence of trees in the target area, we conducted numerical experiments in the absence and presence of trees. In the absence of trees, strong winds and monotonous flows were formed inside the park, because there were no obstacles inducing friction. The temperature was inversely proportional to the wind speed. In the presence of trees, the wind speeds(temperatures) were reduced by more than 40 (5)% inside the park with a high planting density due to the tree drag (cooling) effect, and those also affected the wind speeds and temperatures outside the park. Even near the roadside, the wind speeds and temperatures were generally reduced by the trees, but the wind speeds and air temperatures increased partly due to the change in the flow pattern caused by tree drag.

디지털 카메라용 줌렌즈에서 대칭성 오차요인에 의한 상면 변화의 보정과 이에 따른 불량률 예측

류재명,강건모,이해진,이혁기,조재흥,Ryu, Jae-Myung,Kang, Geon-Mo,Lee, Hae-Jin,Lee, Hyuck-Ki,Jo, Jae-Heung 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.5

In the zoom lens of digital still cameras with the variation of the image plane generated by various symmetric error factors such as curvature, thickness and refractive index error of each lens surface about the optic axis, we induce a theoretical condition to fix constantly the image plane by translating the compensator group of the zoom lens by using the Gaussian bracket. We confirm the validity of this condition by using three examples of general zoom lens types with 3, 4, and 5 groups, respectively. When these error factors are randomly changed within the range of tolerance according to the Monte Carlo method, we verify that the distributions of the degree of moving of the compensator are normal distributions at three zoom lens types. From capability analysis using these results, we theoretically propose the method estimating the standard deviation, that is, sigma-level, as a function of the maximum movement of the compensator. 곡률, 두께, 굴절률 오차와 같은 광축대칭 오차요인들 때문에 상면이 이동하는 디지털 카메라용 줌렌즈 광학계에서 보상자를 이동시켜서 상면을 고정시키는 조건을 가우스 괄호법을 이용하여 유도하였다. 그리고 줌렌즈 광학계의 일반적인 세 가지 형태(3군, 4군, 5군 줌렌즈)를 사용하여 이 조건의 타당성을 검증하였다. 이러한 줌렌즈 형태에서 각 면의 곡률, 두께, 굴절률 등을 공차 내에서 Monte Carlo 방법에 따라 임의로 변화시켰을 때, 보상자의 이동량의 분포가 정규분포를 이루는 것을 확인하였다. 그리고 이로부터 공정능력을 계산하여 보상자의 최대 이동량에서 이에 따른 불량률을 이론적으로 예측하는 방법을 제시하였다.

반도체 와이어 본딩 검사용 다중배치 현미경 광학계에 대한 공차분석

류재명,이해진,강건모,정진호,백승선,조재흥,Ryu, Jae-Myung,Kim, Jae-Bum,Kang, Geon-Mo,Jung, Jin-Ho,Baek, Seung-Sun,Jo, Jae-Heung 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.2

가우스 괄호법을 이용한 굴절능 배치 방법과 등가렌즈 설계법으로 기존에 설계한 반도체와이어 본딩 검사용 다중배치 현미경 광학계에 대한 공차 분석을 하였다. 축상 대칭 공차인 곡률과 두께에 대한 공차는 회절 한계에 의한 초점심도 내에서 후방초점거리(BFL)가 변하도록 결정하였고, 축 비대칭 공차인 decenter와 tilt에 대한 공차는 0.7 field에서 공간주파수 50 lp/mm에서의 MTF(Modulation Transfer Function) 변화가 5% 이내가 되도록 시행착오 방법으로 정하였다. 이 결과 공차분포확률에 관계없이 MTF의 감소율이 5% 미만 되는 곳에 가장 많은 확률로 공차가 분포하므로 위와 같은 방법으로 공차를 부여하면 원하는 본 광학계의 결상 성능을 만족시킬 수 있음을 확인하였다. We have analyzed various tolerances of the multi-configurative microscopic system for inspecting the wire-bonding of a reed frame by using the Gaussian bracket method and the equivalent lens method. The tolerances for the curvature and the thickness, which are axial symmetric tolerances, are given by varying the back focal length within a fecal depth under diffraction-limited conditions. Moreover, by using the trial and error method, the axial non-symmetric tolerances for decenter and tilt are established by assigning the 5% variation of MTF(modulation transfer function) at the spatial frequency of 50 lp/mm and at the field angle of 0.7 field. As the tolerances with the most probable distribution are distributed within the range of the decay rate of less than 5% independent of the probability distribution of tolerances, we can achieve completely the desired design performances of the multi-configurative microscopic system by using the various ranges of these tolerances.

비대칭 오차요인이 있는 편심 광학계에서의 종수차 계산

류재명,조재흥,강건모,이해진,요네야마 슈지,Ryu, Jae-Myung,Jo, Jae-Heung,Kang, Geon-Mo,Lee, Hae-Jin,Yoneyama, Suji 한국광학회 2010 한국광학회지 Vol.21 No.4

줌렌즈에서 특정 렌즈군을 이동하여 손떨림 보정을 하는 광학적 방법에서는 광학계 설계단계에서 디센터(decenter)를 고려하여 설계한다. 이 때 여러 가지 광학설계 소프트웨어들은 디센터를 포함한 비대칭 오차요인이 있는 경우에 여러 가지 광학 성능들을 쉽게 계산할 수 있지만, 편심 광학계에 대한 정확한 분석이 부족하여 종수차 계산시에는 일부 계산오차가 생긴다. 특히 왜곡의 경우에는 비정상적으로 계산되는데, 이는 비대칭 오차요인이 있는 편심 광학계에서는 근축광선 추적이 제대로 되지 않기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 손떨림으로 인한 디센터나 틸트(tilt)와 같은 비대칭 요인이 발생하는 줌렌즈에서 편심 광학계에 대한 근축광선 추적식을 새로이 유도하고, 이를 이용하여 비대칭 요인을 갖는 결상계의 종수차를 정확히 계산하는 방법을 제안한다. 이러한 편심 광학계에 대한 종수차 계산 방법은 줌렌즈의 손떨림 보정에 실제로 사용할 수 있다. When the optical image stabilization is implemented by moving one of the lens groups in a zoom system, decentration should be considered in the optical design process. Although it is partially possible to calibrate optical performances in an optical system with non-symmetrical elements by using a lot of commercial software, the results of calibrating longitudinal aberrations have some calibration errors because of the lack of precise consideration of decentered optical systems. In particular, the amount of distortion in paraxial ray tracing is different from the experimental value because paraxial ray tracing in the optical system is not useful. In this paper, in order to solve this problem being from various commercial lens design software, the set of equations of paraxial ray tracing in a zoom lens system with the non-symmetrical elements like decentration or tilt are theoretically induced. Then, the methods to calibrate the equations of longitudinal aberrations by using these equations in a non-symmetrical optical system are presented. The method of calibrating longitudinal aberrations can in practice be used to correct hand shaking effects in a zoom lens system.