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염도에 따른 수중 무선전력전송 시스템 특성 및 등가모델 연구
A Study on Characteristics and Equivalent Circuit Model of Underwater Wireless Power Transfer System by Salinity 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.11, 2018년, pp.851 - 856  

이정건 (건국대학교 스마트ICT융합학과) ,  강원실 (건국대학교 차세대무선전원센터) ,  구현철 (건국대학교 전기전자공학부)

초록
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본 논문에서는 수중 환경에서 자기공진기반 무선전력전송 특성을 분석하고, 수중 무선전력전송에 적합한 등가모델을 제시한다. 제안하는 수중 무선전력전송 등가모델은 자유공간 무선전력전송 T 등가모델을 확장하여 매질에 따른 전자기장 감쇠를 반영한 저항, 공진주파수 변화 및 상호인덕턴스 변화를 반영한 커패시터 및 인덕터를 포함한다. 전송매질인물의 염도에 따른 S 파라미터를 기반으로 제안한 등가모델의 변수를 추출하는 방법을 제시하였다. 제안하는 모델을 검증하기 위하여 6.78 MHz 수중 무선전력전송 시스템을 구축하고, 모델의 전력전송효율 계산 값과 측정값을 비교하였으며, 그 결과 제안하는 모델은 평균 3 % 이내 오차로 특성변화를 예측함을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we analyze the characteristics of wireless power transfer(WPT) based on magnetic resonance in an underwater environment and propose an equivalent model suitable for underwater WPT. The proposed underwater WPT equivalent model is constructed by expanding the free-space WPT T-model refl...

주제어

#Wireless Power Transfer   #Underwater   #Equivalent Circuit Model   #Salinity  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 염도의 변화에 따른 특성 변화를 반영할 수 있는 수중 무선전력전송 등가모델 및 모델 변수값을 구하는 방법을 제시하였다. 6.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
인체 내 또는 수중 환경에서 무선전력전송을 적용하기 위해 고려해야 하는 부분은 무엇인가? 무선전력전송은 전자기장을 이용하여 전력을 전송하기에 전자기장이 전개되는 전송 매질의 특성인 유전율, 투자율, 전도도 등의 변화에 따라 전력전송 효율이 크게 달라진다. 수중의 염도 증가에 따라 매질의 전도도가 증가하여 전력손실이 증가된다. 또한 유전율의 증가함에 따라 송수신 코일의 공진 주파수가 낮아지므로 전력 전송 효율이 변화된다. 따라서 인체 내 또는 수중 환경에서 무선전력전송을 적용하기 위해 수중환경에서 무선전력전송 특성 분석 및 회로, 시스템 설계를 위한 등가모델 연구가 필요하다.
무선전력전송에서 자기공진 방식이 가지는 장점은 무엇인가? 무선전력전송에서 자기공진 방식은 자기유도 방식에 비하여 더 먼 거리를 높은 효율로 전송할 수 있다. 이러한 장점으로 자기공진 무선전력전송은 센서 네트워크, IoT 등 여러 분야에 적용될 수 있다 [1] .
자기공진 무선전력전송의 활용 분야는 무엇인가? 무선전력전송에서 자기공진 방식은 자기유도 방식에 비하여 더 먼 거리를 높은 효율로 전송할 수 있다. 이러한 장점으로 자기공진 무선전력전송은 센서 네트워크, IoT 등 여러 분야에 적용될 수 있다 [1] . 최근 인체 삽입형 의료 기기 [2] , 수중 IoT [3],[4] 등 전송매질이 공기 중이 아닌 다른 매질에서 자기공진형 무선전력전송 기술을 적용하고자하는 연구가 진행 중이다.
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참고문헌 (4)

  1. Y. Huang, J. Wang, T. Sun, X. Xie, G. Li, and Y. Gu, et al., "An efficiency-enhanced wireless power transfer system with segmented transmitting coils for endoscopic capsule," in 2013 IEEE International Symposium on Circuits and Systems(ISCAS2013), Beijing, May 2013, pp. 2279-2282. 

  2. A. I. Al-Kalbani, M. R. Yuce, and J. Redoute, "A biosafety comparison between capacitive and inductive coupling in biomedical implants," IEEE Antennas Wireless Propagation Letters, vol. 13, pp. 1168-1171, Jun. 2014. 

  3. F. Goncalves, C. Duarte, and L. M. Pessoa, "A novel circuit topology for underwater wireless power transfer," in 2016 International Conference on Systems Informatics Modelling and Simulation(SIMS), Riga, Jun. 2016, pp. 181-186. 

  4. J. H. Cui, J. Kong, M. Gerla, and S. Zhou, "The challenges of building mobile underwater wireless networks for aquatic applications" in IEEE Network, vol. 20, no. 3, pp. 12-18, May.-Jun. 2006. 

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