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스마트 그리드 전기자동차를 위한 자기장 통신 시스템 구현 연구
Magnetic Induction Communication System for Electric Vehicle on Smart Grid 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, v.35 no.9B, 2010년, pp.1381 - 1389  

이종민 (KAIST IT융합연구소) ,  장우혁 (KAIST IT융합연구소) ,  정방철 (경상대학교 해양과학대학 정보통신공학부, 해양산업연구소)

초록
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동적인 전력 공급을 통해 에너지 효율을 높여줄 것으로 기대되는 스마트 그리드 기술은 최근 전기자동차 기술의 발달과 함께 차량의 배터리를 가정용 축전지로 활용하는 Vehicle-to-Grid(V2G) 기술에 대한 관심으로 이어지고 있다. 한편, 무선으로 전력을 공급해주는 비접촉 충전 방식은 직접 사용자가 전기 플러그를 콘센트에 꽂지 않고도 자기장 유도 기반으로 전력을 공급해줌으로써 사용자의 안전과 편의성을 보장해 줄 수 있다. 더욱이 이러한 무선 충전과 동시에 자기장을 활용한 통신 시스템이 구축되면 스마트 그리드의 동적 전력 공급의 영역을 이동하는 전기자동차까지 확장함으로써 보다 실용적인 V2G 기술을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 이를 위한 자기장 통신 시스템을 제안한다. 자기장 통신 시스템은 데이터 통신 기능과 위치 인식 기능을 제공하며 비접촉식 충전인프라를 그대로 활용할 수 있는 장점이 있기 때문에 V2G 활용에 있어서 핵심적인 기술이라고 할 수 있다. 제안하는 시스템의 데이터 통신을 전력 공급 관련 정보를 패킷화하여 송수신하고, 위치 인식을 통해 차량과 충전인프라의 위치에 따른 충전 효율 및 통신 성능을 향상시킨다. 또한 테스트 베드를 개발하여 다양한 환경에서 성능 검증을 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The smart grid technology is expected to significantly improve energy efficiency by dynamic power supply. One of its application is the Vehicle-to-Grid(V2G) that utilizes an electric vehicle's battery as a household storage battery. Meanwhile, a lot of researches are recently investigated in the are...

주제어

#Magnetic Induction Communication   #Wireless Energy Transfer   #Smart Grid   #Vehicle-to-Grid  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 특히, 기존의 전자파를 사용하는 통신 방식의 경우 흙 무 금속 등의 환경에서는 유전율(permittivity)의 특성상 신호 감쇄가 상당하여 거의 통신이 불가능하지만, 자기장 유도 방식을 이용하면 투자율(permeability)이 거의 일정하기 때문에 무선 통신 채널 환경에 제약을 받지 않고 통신이 가능하다는 장점이 있다. 본 논문에서는 스마트 그리드 충전 인프라를 활용한 자기장 유도 기반 통신 시스템을 제안한다. 제안하는 자기장 통신 시스템은 전기자동차와 충전인프라 간에 비접촉으로 충전을 함과 동시에 무선으로 데이터를 송수신하는 기능을 제공하고 정확한 위치에서 충전 및 데이터 통신이 이루어지도록 위치 인식 기능을 제공한다.
  • 닛산에서도 쇼와비행기공업과 공동 개발하여 정격출력 10kW로 충전하는 Hyper-Mini를 출* 시하였다 1. 현재는 약 10cm 정도 수평방향의 얼라인먼트가 어긋나도 중전이 가능하도록 목표를 두고 연구를 진행하고 있다. KAIST 온라인전기자동차 사업단에서는 주행 도로 인프라에 급전레일을 장착하고 비접촉 방식으로 차량에 전력을 공급하는 온라인 전기자동차(On-Line Electric Vehicle: OLEV)에 관한 연구 및 개발을 진행 중이다 同.

가설 설정

  • 차량을 묘사한 수레로부터 최소 30cm 깊이로 매설할 수 있도록 외부 상자 중앙에 서랍식 내부 상자를 제작하여 자기장 통신 안테나를 삽입하였다. 그림 7의 우측은 전기자동차를 가정한 수레로서, 이동이 가능하고 자기장 통신안테나의 위치, 각도 등의 변화에 따라 실험할 수 있도록 하였다. 각각의 실험 환경에 따라 수신부 차량용 안테나로 전달된 신호의 전압 세기를 안테나 뒷단에서측정하여 비교하였다.
  • 자기장 통신 시스템은 그림 1과 같이 전기 자동 차와 충전 인프라 간의 통신 시스템으로 가정하였다 전기자동차에 코일 I이 설치되어 있고 비접촉 충전 인프라에 코일 II가 설치되어 있다. 차량이 이동하면서 코일 I과 코일 II가 제자리에 놓이게 되면 별도의 플러그 연결 없이 인증 과정 후 바로 충전이 가능하다.
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참고문헌 (11)

  1. 고동수, 녹색성장 구현을 위한 지능형 전력망 도입, 산업연구원, 2009. 

  2. 이일우, 박완기, 박광로, 손승원, "스마트 그리드기술 동향", 한국통신학회지(정보와 통신), 제26권 제9호, pp.24-33, 2009년 9월. 

  3. Mark Goldes, 양희문, "자동차에서 전력망으로 (V2G)", 해외전력정보, 제32권 제4호, pp.14-15, 2009년 4월. 

    상세보기

  4. Willett Kempton and Jasna Tomic, "Vehicle-to-Grid Power Implementation: From Stabilizing the Grid to Supporting Large-scale Renewable Energy," Elsevier Journal of Power Source, Vol. 144, pp.280-294, June 2005. 

    상세보기 crossref

  5. 지식경제부 에너지자원실 에너지산업정책관 전력산업과, "스마트 그린홈, 전기차 충전소 등을 이끌 10개 공모 컨소시엄 확정, 지격부장관과 협약체결", 동향자료(한국개발연구원), 2009년 12월. 

  6. 홍일선, "전기차 충전에서 다양한 사업모델 나온다", LG Business Insight 1059호, 2009년 9월. 

  7. KAIST 온라인전기자동차 사업단 기술 소개(online), http://www.olev.co.kr. 

  8. 강승열, 김용해, 이명래, 정태형, "무선 에너지 전송기술", 전자통신동향분석 제23권 제6호 2008년 12월. 

  9. A. Kurs, A. Karalis, R. Moffatt, J.D. Joannopoulos, P. Fisher, M. Soljacic, "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances," Science, Vol.317, No.5834, pp. 83-86, July 2007. 

    상세보기 crossref

  10. Li Li, Mehmet C. Vuran, Ian F. Akyildiz, "Characteristics of Underground Channel for Wireless Underground Sensor Networks," in Proc. of Med-Hoc-Net'07, Corfu, Greece, June 2007. 

  11. IEEE Communication Society, IEEE Standard for Long Wavelength Wireless Network Protocol, IEEE, March 2009. 

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