선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 논문에서는 레이저 파워 빔을 이용하여 전기 자동차와 같은 무선 전력 전송 시스템에서 여러 개의 전력 수신기와 여러 개의 전력 송신기가 있을 경우, 전력 수신기가 자신에게 필요한 전력을 전송받기 위하여 여러 개의 전력 송신기 중에서 적절한 송신기를 선택하는 방법을 제안한다. 2장에서 제안하는 다중 레이저 송수신 시스템의 구조와 동작에 대하여 설명하고, 3장에서 여러 가지 시나리오에 따른 다중 송수신 시스템의 동작을 시뮬레이션으로 검증하였다.
- 본 논문에서는 여러 개의 전력 송신기와 전기 자동차와 같은 전력 수신기가 존재할 경우 전력 수신기가 자신에게 필요한 전력을 전송받기 위하여 여러 개의 전력 송신기 중에서 가장 적합한 전력 송신기를 선택하는 방법에 관하여 논하였다. 시뮬레이션을 통하여 전력 전송량이 서로 다른 4개의 전력 송신기가 있는 환경에서 전력 소모량이 서로 다른 3개의 전력 수신기가 순차적으로 전력을 요구할 경우 최적의 전력 송신기들을 할당하는 것을 확인 하였다.
제안 방법
- 3회차에서 전력 수신기 R3는 할당되지 않은 전력 송신기가 없어서 전력 전송이 불가능하였다. 가장 작은 전력을 제공할 수 있는 전력 송신기부터 차례대로 전력 송신기로 선택하는 알고리즘을 사용한 경우 전력 수신기가 필요로 하는 전력량과 상관없이 가장 작은 전력을 제공할 수 있는 전력 송신기부터 차례대로 할당되어, 한 개의 전력 전송기가 아니라 두 개의 전력 전송기로부터 동시에 전력을 제공받았다. 그 결과 전력 수신기 R1은 두 개의 전력 전송기에서 필요한 전력의 158%를 제공받았고, 전력 수신기 R2도 두 곳에서 필요한 전력의 164%를 제공받았지만, 전력 수신기 R3의 경우 남아있는 전력 전송기가 없어서 전력을 전혀 제공받지 못 했다.
- 전력 송신기가 전송하는 고유 전력 정보들은 다른 전력 전송기가 전송하는 고유 전력 정보들과 섞여도 구분을 할 수 있도록 DS-OCDMA (Direct-Sequence Optical Code Division Multiple Access)로 부호화된 데이터이다. 본 논문에서 사용하는 DS-OCDMA 방식은 1차원 단극성 동기식 프라임 시퀀스 코드 (1D Unipolar Synchronous Prime Sequence Code)로 대역 확산 (Spread Spectrum)을 한 후, 비제로-복귀 온-오프변조 (Non-Return-to-Zero On-Off Keying, NRZ-OOK) 방법으로 디지털 변조을 수행한다. 4비트 크기의 장치 식별 번호를 가진 16개의 전력 송신기마다 서로 다른 코드를 할당할 수 있도록 길이가 17인 동기식 프라임 시퀀스 코드를 사용한다.
- 서로 다른 전력 수급이 필요한 3개의 전력 수신기 (R1 ~ R3)와 최대 전력이 서로 다른 4개의 전력 송신기 (T1 ~ T4)를 그림 4와 같이 배치하여 시뮬레이션을 수행하였다. 전력 수신기와 전력 송신기의 위치는 3차원 직교 좌표계를 사용하여, 그림의 좌측 하단을 원점으로 하여 가로축은 x, 세로축은 y, 높이는 z축으로 각각 표기하였다.
- 탐색 단계에서는 메시지를 방송한 후 전력 송신기가 레이저로 송출한 응답을 솔라 패널로 수신하면서 신호의 세기를 함께 기록한다. 솔라 패널로 수신한 데이터를 DS-OCDMA로 복호화한 후, CRC로 체크섬을 비교하여 오류가 없이 수신된 전력 정보만 신호 세기와 함께 저장한다. 모든 전력 송신기는 펄스 하나당 46μJ/㎡의 전력으로 자신의 고유 전력 정보를 송신하기 때문에, 전력 송신기와 전력 수신기 사이의 거리와 입사각에 의하여 수신 신호 세기가 다르게 수신된다.
- 전력 송신기가 DS-OCDMA로 보낸 정보를 복호화하여 전력 송신기와 무선 광채널에 따른 고유 정보를 수신하고, 이 때 레이저 빔의 수신 세기를 기반으로 전력 전송기와 무선 광채널에 따라 수신 가능한 최대 전력을 계산한다. 수급이 필요한 전력에 따라 최적의 전력 전송기와 무선 광채널을 선택하여 전력을 수급한다.
- V2I로 전력 송신기에게 정보 요청 메시지, 공급 시작 메시지, 공급 중단 메시지를 보낼 수 있다. 전력 송신기가 DS-OCDMA로 보낸 정보를 복호화하여 전력 송신기와 무선 광채널에 따른 고유 정보를 수신하고, 이 때 레이저 빔의 수신 세기를 기반으로 전력 전송기와 무선 광채널에 따라 수신 가능한 최대 전력을 계산한다. 수급이 필요한 전력에 따라 최적의 전력 전송기와 무선 광채널을 선택하여 전력을 수급한다.
- 제안하는 레이저 파워 빔 기반의 무선 전력 전송 시스템은 다수의 전력 송신기와 전력 수신기로 구성된다. 전력 송신기는 교통 신호등에 탑재되며, 전기 자동차와 V2I (Vehicle to Infrastructure)로 통신한다.
대상 데이터
- 첫 번째로 선택된 전력 송신기에서 제공하는 전력이 부족할 경우 부족한 전력량을 보충할 수 있는 가장 큰 전력을 제공하는 전력 송신기를 순차적으로 선택한다. 1회차에서 전력 수신기 R1은 전력 송신기 중에서 가장 큰 전력 송신이 가능한 T1을 송신기로 선택하였고, 전력 송신기 T1이 무선 광채널 (162, 189)로 전송한 전력을 수신하여 필요한 전력인 200kW보다 큰 289.8kW의 전력을 제공받았다. 2회차에서 전력 수신기 R2는 전력 송신기 T1을 제외한 전력 송신기 중에서 가장 큰 전력 송신이 가능한 T2와 T3을 송신기로 선택하였다.
- 2회차에서 전력 수신기 R2는 전력 송신기 T3과 T4를 제외한 전력 송신기 중에서 가장 작은 전력 송신이 가능한 가능한 T1과 T2를 송신기로 선택하였다. 전력 송신기 T1과 T2에서 동시에 전력을 제공받아서 필요한 전력인 300kW보다 큰 492.8kW의 전력을 제공 받았다. 전력 송신기 T1은 무선 광채널 (153, 103) 를 사용하였고, 전력 송신기 T2는 무선 광채널 (149.
- 8kW의 전력을 제공 받았다. 전력 송신기 T1은 무선 광채널 (153, 103) 를 사용하였고, 전력 송신기 T2는 무선 광채널 (149. 56)을 사용하였다. 3회차에서 전력 수신기 R3는 할당되지 않은 전력 송신기가 없어서 전력 전송이 불가능하였다.
- 7kW의 전력을 제공받았다. 전력 송신기 T2는 무선 광채널 (173, 333)를 사용하였고, 전력 송신기 T3은 무선 광채널 (154. 283)을 사용하였다. 3회차에서 전력 수신기 R3는 할당되지 않은 전력 송신기 T4에서 전력을 제공받았다.
- 2회차에서 전력 수신기 R2는 전력 송신기 T1을 제외한 전력 송신기 중에서 가장 큰 전력 송신이 가능한 T2와 T3을 송신기로 선택하였다. 전력 송신기 T2와 T3에서 동시에 전력을 제공받아서 필요한 전력인 300kW보다 큰 409.7kW의 전력을 제공받았다. 전력 송신기 T2는 무선 광채널 (173, 333)를 사용하였고, 전력 송신기 T3은 무선 광채널 (154.
- 2회차에서 전력 수신기 R2는 전력 송신기 T2를 제외한 전력 송신기 중에서 가장 전송률이 좋은 T3과 T4를 송신기로 선택하였다. 전력 송신기 T3과 T4에서 동시에 전력을 제공받아서 필요한 전력인 300kW보다 큰 318.1kW의 전력을 제공받았다. 전력 송신기 T3은 무선 광채널 (150, 326)을 사용하였고, 전력 송신기 T4는 무선 광채널 (162, 279)를 사용하였다.
- 1kW의 전력을 제공받았다. 전력 송신기 T3은 무선 광채널 (150, 326)을 사용하였고, 전력 송신기 T4는 무선 광채널 (162, 279)를 사용하였다. 3회차에서 전력 수신기 R3는 할당되지 않은 전력 송신기 T1에서 전력을 제공받았다.
- 3kw의 전력을 제공받았다. 전력 송신기 T3이 무선 광채널 (161, 283)을 사용하였고, T4는 무선 광채널 (173, 153)을 사용하여 전력을 전송하였다. 2회차에서 전력 수신기 R2는 전력 송신기 T3과 T4를 제외한 전력 송신기 중에서 가장 작은 전력 송신이 가능한 가능한 T1과 T2를 송신기로 선택하였다.
성능/효과
- 9kW의 전력만 제공받을 수 있었다. 가장 큰 최대 전송 전력을 가진 전력 송신기부터 선택하는 알고리즘을 사용한 경우 전력 수신기가 필요로 하는 전력량과 상관없이 가장 큰 최대 전송 전력을 가진 전력 송신기부터 차례대로 할당되었다. 그 결과 전력 수신기 R1은 필요한 전력의 145%를 제공받았고, 전력 수신기 R2도 필요한 전력의 145%를 제공받았지만, 전력 수신기 R3의 경우 필요한 전력에 비하여 낮은 87%의 전력을 제공받았다.
- 가장 작은 전력을 제공할 수 있는 전력 송신기부터 차례대로 전력 송신기로 선택하는 알고리즘을 사용한 경우 전력 수신기가 필요로 하는 전력량과 상관없이 가장 작은 전력을 제공할 수 있는 전력 송신기부터 차례대로 할당되어, 한 개의 전력 전송기가 아니라 두 개의 전력 전송기로부터 동시에 전력을 제공받았다. 그 결과 전력 수신기 R1은 두 개의 전력 전송기에서 필요한 전력의 158%를 제공받았고, 전력 수신기 R2도 두 곳에서 필요한 전력의 164%를 제공받았지만, 전력 수신기 R3의 경우 남아있는 전력 전송기가 없어서 전력을 전혀 제공받지 못 했다.
- 전송률이 가장 좋은 전력 송신기부터 선택하는 알고리즘을 사용한 경우 전력 수신기가 필요로 하는 전력량과 상관없이 가장 큰 전송률을 가진 전력 송신기부터 차례대로 할당되었다. 그 결과 전력 수신기 R1은 필요한 전력의 116%를 제공받았고, 전력 수신기 R2도 필요한 전력의 106%를 제공 받았고, 전력 수신기 R3도 필요한 전력의 197%의 전력을 제공받았다.
- 가장 큰 최대 전송 전력을 가진 전력 송신기부터 선택하는 알고리즘을 사용한 경우 전력 수신기가 필요로 하는 전력량과 상관없이 가장 큰 최대 전송 전력을 가진 전력 송신기부터 차례대로 할당되었다. 그 결과 전력 수신기 R1은 필요한 전력의 145%를 제공받았고, 전력 수신기 R2도 필요한 전력의 145%를 제공받았지만, 전력 수신기 R3의 경우 필요한 전력에 비하여 낮은 87%의 전력을 제공받았다.
- 세 가지 알고리즘과 시뮬레이션에서 사용한 전력 송신기와 전력 수신기의 특성과 배치에 따라서 전력 송신기와 전력 수신기의 연결이 다르게 되었다. 세 가지 알고리즘 중에서 전송률이 가장 좋은 전력 송신기를 먼저 선택하는 알고리즘만 모든 전력 수신기가 필요로 하는 전력을 제공할 수 있었다. 전력 송신기와 전력 수신기의 배치와 특성에 따라서 가장큰 전력 송신이 가능한 전력 송신기부터 선택하는 알고리즘이나 가장 작은 전력 송신이 가능한 전력 송신기부터 선택하는 알고리즘은 모든 전력 수신기가 필요로 하는 전력을 제공할 수 있다.
- 전력 송신기와 전력 수신기 사이의 거리와 기하학적인 위치에 따라서 전력 송신기가 전송한 전력이 전력 수신기에 제공되는 전송률이 달라진다. 세 가지 알고리즘과 시뮬레이션에서 사용한 전력 송신기와 전력 수신기의 특성과 배치에 따라서 전력 송신기와 전력 수신기의 연결이 다르게 되었다. 세 가지 알고리즘 중에서 전송률이 가장 좋은 전력 송신기를 먼저 선택하는 알고리즘만 모든 전력 수신기가 필요로 하는 전력을 제공할 수 있었다.
- 본 논문에서는 여러 개의 전력 송신기와 전기 자동차와 같은 전력 수신기가 존재할 경우 전력 수신기가 자신에게 필요한 전력을 전송받기 위하여 여러 개의 전력 송신기 중에서 가장 적합한 전력 송신기를 선택하는 방법에 관하여 논하였다. 시뮬레이션을 통하여 전력 전송량이 서로 다른 4개의 전력 송신기가 있는 환경에서 전력 소모량이 서로 다른 3개의 전력 수신기가 순차적으로 전력을 요구할 경우 최적의 전력 송신기들을 할당하는 것을 확인 하였다. 전력 수신기가 필요로 하는 전력을 제공할 수 있는 전력 송신기가 여러 개 있거나, 복수의 전력 송신기로 필요한 전력을 제공할 수 있는 경우 최적의 전력 송신기를 선택하는 알고리즘이 매우 중요하므로, 다양한 상황에서 전력 송신기를 선택하는 알고리즘에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
후속연구
- 시뮬레이션을 통하여 전력 전송량이 서로 다른 4개의 전력 송신기가 있는 환경에서 전력 소모량이 서로 다른 3개의 전력 수신기가 순차적으로 전력을 요구할 경우 최적의 전력 송신기들을 할당하는 것을 확인 하였다. 전력 수신기가 필요로 하는 전력을 제공할 수 있는 전력 송신기가 여러 개 있거나, 복수의 전력 송신기로 필요한 전력을 제공할 수 있는 경우 최적의 전력 송신기를 선택하는 알고리즘이 매우 중요하므로, 다양한 상황에서 전력 송신기를 선택하는 알고리즘에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.