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WPT 시스템의 누설자계 감소를 위한 전자파 차폐구조 개선
Improvement of Electromagnetic Shielding Structure for Reduction of the Leakage Magnetic Field in WPT System 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.28 no.1, 2017년, pp.61 - 68  

김종찬 (충북대학교 정보통신공학부) ,  이승우 (충북대학교 정보통신공학부) ,  강병남 (충북대학교 정보통신공학부) ,  홍익표 (공주대학교 정보통신공학부) ,  조인귀 (한국전자통신연구원 전파기술연구부) ,  김남 (충북대학교 정보통신공학부)

초록
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본 논문에서는 저주파 대역에서 동작하는 무선전력전송 시스템에서 발생하는 자기장을 저감하기 위한 개선된 자기장 저감 구조를 제안하였다. 제안된 구조는 자성체와 도체로 구성되었으며, 적용된 다양한 설계 파라미터를 최적화하여 전력전송을 위한 자기장의 상쇄효과는 최소화 하면서 시스템 주변으로 누설되는 자기장 상쇄효과는 개선되도록 하였다. 무선전력전송 시스템의 효율과 주변으로 누설되는 자기장 저감 효과를 컴퓨터 시뮬레이션과 측정을 통하여 분석 및 검증을 하였다. 시뮬레이션 분석 결과, 제안된 구조가 적용된 무선전력전송 시스템의 전력전송효율은 약 77 % 수준으로 기존의 전력전송효율과 동등한 수준을 유지하였다. 또한, 고효율을 유지하는 구조들과 비교하여 최대 근접지점에서 누설되는 자기장의 세기를 약 29~37 % 저감할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose an improved magnetic field shielding structure to reducing the magnetic field generated in the wireless power transfer system operating at a low frequency band. The proposed structure consists of the magnetic material and the conductive material, magnetic field cancelling e...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 기존 연구에서는 자성체가 가진 특성을 이용하여 자속 경로를 조절 및 시변자기장으로부터 도체의 표면에 유도되어 흐르는 와전류를 이용하여 자기장을 상쇄하는 방법을 이용하여 주변으로 누설되는 자기장을 저감하였다[10],[11]. 본 논문에서는 기존에 연구된 자성체와 도체를 조합한 방법을 변형하여 전력전송효율은 기존의 방법과 유지하면서 무선전력전송 시스템 주변으로 누설되는 자기장을 더 효율적으로 저감할 수 있는 구조를 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무선전력전송 기술의 전력전송효율 향상을 위해 무엇이 고려되어야 하는가? 이러한 전자파 문제를 개선 및 해결하고자 전자파 차폐구조, 차폐물질 등을 이용한 연구가 진행되고 있다[4]∼[6]. 무선전력전송 기술을 이용함에 있어서 전력전송효율은 중요한 요소로써 효율을 향상시키기 위해 코일구조, 매칭회로, 차폐구조 등이 고려되어야 한다[7]∼[9]. 기존 연구에서는 자성체가 가진 특성을 이용하여 자속 경로를 조절 및 시변자기장으로부터 도체의 표면에 유도되어 흐르는 와전류를 이용하여 자기장을 상쇄하는 방법을 이용하여 주변으로 누설되는 자기장을 저감하였다[10],[11].
무선전력전송 기술의 장점은 무엇인가? 최근 무선전력전송 기술은 이미 상용화 되어 모바일 폰 충전 등에 사용되고 있으며, 가전기기, 전기 자동차, 고속철도 등 무선충전 및 무선전력전송을 목적으로 하여 다양한 응용분야에 적용하기 위하여 활발히 연구되고 있다[1]∼[3]. 무선전력전송 기술은 물리적인 접촉 없이 습하거나 먼지가 많은 환경에서도 동작을 할 수 있는 등의 장점을 가지고 있다[4]. 그러나 무선전력전송 기술을 사용하면서 생성되는 시변자기장으로 인한 인체영향 및 주변의 다른 전자기기에 오작동을 유발할 수 있는 문제점을 가지고 있다.
무선전력전송 기술 사용시 어떤 전자파 문제가 발생할 수 있는가? 무선전력전송 기술은 물리적인 접촉 없이 습하거나 먼지가 많은 환경에서도 동작을 할 수 있는 등의 장점을 가지고 있다[4]. 그러나 무선전력전송 기술을 사용하면서 생성되는 시변자기장으로 인한 인체영향 및 주변의 다른 전자기기에 오작동을 유발할 수 있는 문제점을 가지고 있다. 이러한 전자파 문제를 개선 및 해결하고자 전자파 차폐구조, 차폐물질 등을 이용한 연구가 진행되고 있다[4]∼[6].
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참고문헌 (11)

  1. 박종민, 남상욱, "무선 전력 전송에 관한 기본적인 고찰", 한국전자파학회논문지, 25(10), pp. 959-965, 2014년 10월. 

  2. 박영진, "WPT의 이해", 전기공학회지, pp. 32-38, 2012 년 8월. 

  3. 윤제훈, "미래에 대응하기 위한 국내 무선전력전송 산업방향 정책제언", 한국전자파학회논문지, pp. 699-709, 2015년 8월. 

  4. Hongseok Kim, Chiuk Song, Jonghoon Kim, Jiseong Kim, and Jungho Kim, "Shielded coil structure suppressing leakage magnetic field from 100 W-class wireless power transfer system with higher efficiency", Microwave Workshop Series on Innovative Wireless Power Transmission, Technologies, Systems, and Applications (IMWS), pp. 83-86, 2012. 

  5. Jonghoon Kim, Hongseok Kim, In-Myoung Kim, Young-Il Kim, Seungyoung Ahn, Jiseong Kim, and Joungho Kim, "Reduction of electromagnetic field from wireless power transfer using a series-parallel resonance circuit topology", Journal of Electromagnetic Engineering and Science, vol. 11, no. 3, pp. 166-173, Sep. 2011. 

  6. 배석, 최돈철, 현순영, 이상원, "휴대단말기 무선전력 전송모듈용 전자기파 차폐소재", 한국자기학회지, 23(2), pp. 68-76, 2013년 4월. 

  7. T. Batra, E. Schaltz, and S. Ahn, "Effect of ferrite addition above the base ferrite on the coupling factor of wireless power transfer for vehicle application", Journal of Applied Physics, vol. 117, 17D517, 2015. 

  8. 이승환, 김현민, 김희제, 김수원, "자기유도방식과 LC 공진을 이용한 WPT기기", 전기학회논문지, 62(3), pp. 349-354, 2013년 3월. 

  9. 정상훈, 안혜린, 김용준, 서준교, "자기유도방식의 WPT을 위한 최적 코일 구조", 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집, pp. 325-326, 2011년 10월. 

  10. Yoshiki Yasima, Hideki Omari, Yoshimitsu Morizane, Noriyuki Kimura, and Mutsuo Nakaoka, "Leakage magnetic field reduction from wireless power transfer system embedding new eddy current-based shielding method", Electrical Drives and Power Electronics(EDPE), pp. 241-245, 2015. 

  11. Seungyoung Ahn, Chulsoon Hwang, and Hyun Ho Park, "Optimized shield design for reduction of EMF from wireless power transfer systems", IEICE Electronics Express, vol. 11, no. 2, pp. 20130930, 2014. 

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