표제지
요약
ABSTRACT
목차
제1장 서론 13
1.1. 연구의 배경 및 필요성 13
1.2. 연구의 목적 및 내용 14
제2장 이론 16
2.1. 에너지 하베스팅의 개념 및 동향 16
2.2. 전자유도 에너지 하베스팅의 개념 19
2.3. 초고압케이블 전자유도 에너지 하베스팅 기술개발의 현황 20
제3장 에너지 하베스팅 장치의 설계 24
3.1. 에너지 하베스팅 장치의 기본 구성과 설계요소 24
3.2. 에너지 하베스팅 장치 구성요소의 설계 26
3.2.1. 전원용 변류기 (CT for power) 26
3.2.2. 전력변환장치 (SMPS : Switched Mode Power Supply) 46
3.2.3. 멀티 아답터(Multi Adaptor) 53
3.2.4. 방수·방진 설계 53
제4장 시료의 제작 55
4.1. 전원용 CT의 제작 55
4.1.1. 전원용 CT 철심의 제작 55
4.1.2. CT 함체의 제작 56
4.1.3. 전원용 CT의 현장 설치 방안 57
4.2. 전력변환장치(SMPS)의 제작 57
4.3. 멀티 아답터의 제작 58
4.4. 전자에너지 하베스팅 시스템의 구성 59
제5장 결과 및 고찰 61
5.1. 개요 61
5.2. 현장 실험 회로 62
5.3. 현장 실험 방법 63
5.3.1. 전원용 CT 및 SMPS의 온도 65
5.3.2. 전력품질에 미치는 영향의 평가 66
5.3.3. 소음측정 67
5.3.4. 연동실험 67
5.3.5. 실험 결과 및 고찰 69
제6장 결론 및 향후 연구과제 79
6.1. 결론 79
6.2. 향후 연구 과제와 활용방안 79
참고문헌 81
표 3.1. 전자유도 전원장치의 세부설계 파라미터 25
표 3.2. 제작사별 지중송전선로 도체 규격과 최대 외경 27
표 3.3. 함체 재질의 선정을 위한 물리적 파라미터의 검토 39
표 3.4. CT 철심 절단면을 연마한 후 출력의 실험결과 42
표 3.5. CT 출력과 전력변환장치 출력의 포화특성에 대한 측정결과 43
표 3.6. 70[W] 출력의 전원용 CT의 최종 설계 파라미터 45
표 4.1. 전자에너지 하베스팅 시스템의 주요 구성요소의 시방 59
표 5.1. 실제 154㎸ 지중송전선로에 적용한 현장실험 방법과 내용의 개요 63
표 5.2. 현장실험에 사용한 측정장비의 시방 64
표 5.3. 현장 실험 (2019년 1월 14일) 70
표 5.4. 현장 실험 (2019년 1월 15일) 71
표 5.5. 현장 실험 (2019년 1월 16일) 72
표 5.6. 현장 실험 (2019년 1월 17일) 73
표 5.7. 현장 실험 (2019년 1월 18일) 74
그림 2.1. 에너지하베스팅 디바이스의 에너지원 16
그림 2.2. 에너지 하베스팅 기반 IoT 센서 플랫폼 블록도 17
그림 2.3. 에너지 하베스팅의 흐름도 18
그림 2.4. 전자유도 에너지 하베스팅의 개념도 19
그림 2.5. 전자유도 에너지 하베스팅 장치의 동작 흐름도 20
그림 2.6. 전자유도 전원장치의 원리 및 구조 20
그림 2.7. 전자유도 전원장치 (오미크론사) 21
그림 2.8. 전자유도 전원장치 (Techimp) 21
그림 2.9. 전자유도 전원장치 (페라리스파워) 22
그림 2.10. 전자유도 전원장치 (프리즈미안) 23
그림 3.1. 맨홀에 설치된 지중송배전선로의 사진 27
그림 3.2. 자기철심의 설계 29
그림 3.3. 철심 재료의 B-H 곡선 29
그림 3.4. 상용 전력케이블 최대 외경을 고려하여 설계한 CT 철심 30
그림 3.5. 자기철심의 긁힘 흔적(cut scrap)과 공극(air gap) 31
그림 3.6. 공극(Air gap)의 형성 32
그림 3.7. 권선감기 35
그림 3.8. 권선용 지그의 개념도 36
그림 3.9. CT 함체의 개략도 37
그림 3.10. CT 함체의 최종 설계 도면 37
그림 3.11. 지중송전선로에서의 소음 실험 38
그림 3.12. 철심 크기와 및 코일 권수의 결정을 위한 설계 실험 40
그림 3.13. CT 철심의 연마 전과 후 단면의 비교 41
그림 3.14. CT 철심 절단면을 연마한 후 출력 그래프 42
그림 3.15. CT 출력과 전력변환장치 출력의 포화특성 그래프 44
그림 3.16. 1차 입력전류에 대한 CT의 출력전압 파형 44
그림 3.17. 70[W] 출력의 전원용 CT의 최종 설계 도면 45
그림 3.18. 전력변환장치의 기본 구성도 및 회로도[원문불량;p.34] 46
그림 3.19. A/D 변환기의 회로도[원문불량;p.36] 48
그림 3.20. D/D 변환기의 회로도[원문불량;p.37] 49
그림 3.21. 전력변환장치의 보호회로도[원문불량;p.38] 50
그림 3.22. D/D 컨버터의 스위칭 집적 회로도[원문불량;p.38] 50
그림 3.23. Flyback converter의 기본 회로도 51
그림 3.24. Flyback 컨버터의 스위칭 "온" 시 동작 흐름도 51
그림 3.25. Flyback 컨버터의 스위칭 "오프" 시 동작 흐름도 52
그림 3.26. Flyback 컨버터의 스위칭 책무 폭의 변화 52
그림 3.27. 멀티 아답터의 회로도 53
그림 3.28. 방수·방진 IP68 등급의 3D 설계 도면 54
그림 4.1. 전원용 CT 철심의 사진 55
그림 4.2. 전원용 CT 함체의 조립 56
그림 4.3. 전원용 CT의 현장 설치 방안 57
그림 4.4. 전력변환장치의 제작 58
그림 4.5. 멀티 아답터의 제작 58
그림 4.6. 전력변환장치 및 멀티 아답터의 IP68 등급 외함 58
그림 4.7. 전원용 CT 및 전력변환장치, 멀티 아답터로 구성된 연동회로 60
그림 5.1. 실제 154㎸ 지중송전선로에 적용한 전자에너지 하베스팅 시스템의 성... 62
그림 5.2. 현장 실험회로의 개략도 62
그림 5.3. 현장실험 장치의 사진 63
그림 5.4. 74[W]의 출력으로 작동하는 동안 전원용 CT와 및 전력변환장치 표면의... 65
그림 5.5. 전원용 CT가 작동하는 동안 지중송전선로에 흐르는 전류의 파형 66
그림 5.6. 소음측정 결과의 예시 67
그림 5.7. 소음원의 사례별 소음의 크기(내용없음) 11
그림 5.8. 본 연구에서 개발한 에너지 하베스팅장치를 이용하여 예방진단 장비에... 68
그림 5.9. 전원용 CT의 열화상 사진 및 온도그래프 (2019년 1월 21일 ~ 1월 31일) 76
그림 5.10. 전원용 CT의 주변의 소음 측정값 및 그래프 (2019 년 1월 21일 ~ 1월 31일) 77