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NTIS 바로가기韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.14 no.6, 2011년, pp.1192 - 1197
최상규 (한국기계연구원 나노융합시스템연구본부) , 최범석 (한국기계연구원 나노융합시스템연구본부) , 한용식 (한국기계연구원 나노융합시스템연구본부) , 우병철 (한국전기연구원 전동력연구센터) , 송인혁 (한국재료연구소 엔지니어링세라믹연구그룹) , 민성기 (국방과학연구소 1기술본부 5부) , 임진식 (국방과학연구소 1기술본부 5부)
Recent developments of small-size unmanned or manned mobile systems such as autonomous robots, exoskeleton or armored suits, micro air vehicles, and unmanned armored vehicles require long-lasting independent power sources of high energy and power density to support the systems' operation for up to 7...
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핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
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무인수송체계 및 휴머노이드 로봇과 같은 이동형 로봇을 개발하는데 있어 가장 큰 장애는? | 최근 사람이 수행하기 위험하고 힘든 임무를 수행하기 위한 무인지상차량(UGV : Unmanned Ground Vehicle), 무인해양체계(UMS : Unmanned Maritime System), 무인항공기(UAV : Unmanned Air Vehicle)을 비롯한 무인수송체계 및 휴머노이드 로봇과 같은 이동형 로봇의 개발이 미국, 이스라엘, 프랑스 등의 세계 각국에서 활발히 이루어지고 있다[1]. 이들 무인이동체계를 개발하는데 있어서 큰 장애로 작용하는 것 중의 하나는 높은 에너지밀도로 장시간 에너지를 공급할 수 있는 소형 고출력 동력원의 확보이다. 배터리의 경우 출력 밀도는 높지만 에너지밀도가 낮아 연속사용 시간이 짧고 충전시간이 오래 걸리며 전원에 대한 접근이 어려운 곳에서는 충전이 불가능한 문제가 있으며 다른 형태의 휴대용전원인 연료전지는 에너지밀도는 높으나 출력밀도가 낮아 고출력이 요구되는 경우에는 사용이 어려운 단점이 있다. | |
무인이동체계의 배터리 단점은? | 이들 무인이동체계를 개발하는데 있어서 큰 장애로 작용하는 것 중의 하나는 높은 에너지밀도로 장시간 에너지를 공급할 수 있는 소형 고출력 동력원의 확보이다. 배터리의 경우 출력 밀도는 높지만 에너지밀도가 낮아 연속사용 시간이 짧고 충전시간이 오래 걸리며 전원에 대한 접근이 어려운 곳에서는 충전이 불가능한 문제가 있으며 다른 형태의 휴대용전원인 연료전지는 에너지밀도는 높으나 출력밀도가 낮아 고출력이 요구되는 경우에는 사용이 어려운 단점이 있다. 무인이동로봇의 경우 높은 에너지 밀도와 출력밀도를 동시에 만족시킬 수 있는 마이크로 터빈 발전기(MTG : Micro Turbine Generator)가 새로운 동력원으로 주목받고 있으며, 일본, 벨기에, 스위스, 미국 등에서 이를 개발하기 위한 연구가 계속 진행되고 있다[2~4]. | |
초소형 마이크로 터빈발전기는 어떻게 분류 되는가? | 초소형 마이크로 터빈발전기는 실리콘 wafer 기반 MEMS형과 기존 가스터빈을 축소시킨 mm scale의 Palm-top형 두 가지로 분류되는데 MEMS형은 1990년대 후반 미국 DARPA의 지원으로 MIT의 Epstein 교수가 10W급의 UMGT(Ultra Micro Gas Turbine) 개발을 시작하였고 Palm-top형은 2000년대 초반 이후 일본, 미국, 벨기에 등지에서 적극적으로 개발이 진행되었다[5~6]. 그러나 MEMS형 MTG는 현재 1) 원반형상 미소로터의 밸런싱 및 초고속 회전안전성 문제(로터의 가공정밀도가 낮아 근본적인 불평형 존재로 저진동 실현 불가), 2) 터빈, 압축기 효율 문제(DRIE 에칭공법으로 가공된 2차원 임펠러의 형상은 3차원 형상에 비해 효율이 낮아 목표 달성이 어렵다), 3) 가스터빈내의 단열 문제(열전도율이 높은 단결정 실리콘의 미세구조 안에서의 |
이원승, "그때는 거북선, 이제는 로봇", 시대고시기획, pp. 16-24, 2010.
Isomura, K., Tanaka, S., Togo, S. and Esashi, M., "Development of High-Speed Micro-Gas Bearings for Three-Dimensional Micro-Turbo Machines", Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 15, No. 9, pp. S222-S227, 2005.
Zwyssig, C., Kolar, J. W., Thaler, W. and Vohrer, M., "Design of a 100W, 500000rpm Permanent-Magnet Generator for Mesoscale Gas Turbines", Industry Applications Conference, Vol. 1, pp. 253-260, 2005.
http://www.darpa.mil/dso/thrust/matdev/palm power
Epstein, J. Eng. Gas Turbine & Power, 126, pp. 205-226, 2004.
최상규, "차세대 군용전원으로서의 마이크로 터빈 발전기 개발현황", ADD 40주년 학술대회, 2010.
최상규 외, "500W급 초소형 마이크로 터빈 발전기 시스템 설계", 2011 한국군사과학기술학회 종합학술대회, pp. 1607-1610, 2011.
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오픈액세스 학술지에 출판된 논문
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