[논문]초전도 코일을 적용한 무선전력전송 시스템의 차폐재 배열에 따른 특성 분석

이유경; 정병익; 정인성; 황선호; 최효상

[국내논문] 초전도 코일을 적용한 무선전력전송 시스템의 차폐재 배열에 따른 특성 분석
Characteristic analysis of WPT system using the superconductor coil according to the shielding materials arrangement 원문보기

이유경 (조선대) , 정병익 (조선대) , 정인성 (조선대) , 황선호 (조선대) , 최효상 (조선대)

본 논문에서는 초전도 공진 코일의 차폐 소재 위치에 따른 무선전력전송 특성을 분석하였다. 차폐 소재는 송신 코일로부터 3cm, 8cm, 18cm, 28cm 간격을 두었다. 차폐 소재로는 알루미늄과 플라스틱을 적용하였다. 그 다음 Network Analyzer를 이용하여 S-parameter($S_{11}$)를 분석하였다. 그 결과, 알루미늄 차폐 소재를 5cm 간격을 두어 적용하였을 때 반사계수가 가장 높았다. 하지만 플라스틱 차폐소재에서는 어떤 위치에서도 비슷한 반사계수를 나타냄을 확인하였다.

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문제 정의

본 논문에서는 차폐재를 일정하게 배열하였을 때 초전도 공진 코일의 반사계수를 분석하였다. 차폐재로는 알루미늄과 플라스틱을 적용하였다.

제안 방법

이러한 문제점을 개선할 수 있는 자기 공진 방식은 특정 공진주파수에서 공진현상을 이용해 수 m 이내에 무선으로 전력을 전달하는 방식이다 [1]-[2]. 본 연구팀에서는 자기공진 방식에 초전도 코일을 적용하였다. 초전도 코일을 적용하였을 때 송·수신 코일의 배열, 코일 재질에 따른 무선전력전송 특성을 분석하여 상전도 코일에 비해 초전도 코일의 효율이 증가함을 확인하였다[3]-[4].
이러한 필수 요소를 충족하기 위해 차폐 소재 및 차폐 기술에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 3cm, 8cm, 18cm, 28cm 차폐 소재를 배열하였다. 차폐 소재는 알루미늄과 플라스틱 으로 구성하였다.
차폐 소재는 알루미늄과 플라스틱 으로 구성하였다. 그 다음 초전도 공진코일의 S-parameter(S₁₁)를 비교, 분석하고자 한다.
본 실험은 차폐재를 각각 3cm, 8cm, 18cm, 28cm로 이동하여 실험을 진행하였다. 그 다음 차폐재 배열별 반사계수를 분석하였다.

대상 데이터

본 논문에서는 3cm, 8cm, 18cm, 28cm 차폐 소재를 배열하였다. 차폐 소재는 알루미늄과 플라스틱 으로 구성하였다. 그 다음 초전도 공진코일의 S-parameter(S₁₁)를 비교, 분석하고자 한다.
차폐 소재로는 알루미늄과 플라스틱을 적용하였다. 차폐재는 가로 500mm, 세로 500mm, 두께 1mm로 구성하였다.
차폐 소재로는 알루미늄과 플라스틱을 적용하였다. 차폐재는 가로 500mm, 세로 500mm, 두께 1mm로 구성하였다. 그림 1은 차폐 소재 배열에 따른 무선전력전송 시스템 구조이다.
그 다음 S-parameter (S₁₁)을 측정하였다. 초전도 무선전력전송 시스템의 실용성을 확보하기 위해 송신코일에 초전도 코일을 적용하였다. 소스 코일과 로드 코일의 직경은 250cm, 감은 턴 수는 1번, 두께는 0.
본 실험은 차폐재를 각각 3cm, 8cm, 18cm, 28cm로 이동하여 실험을 진행하였다. 그 다음 차폐재 배열별 반사계수를 분석하였다.
차폐 소재로는 알루미늄과 플라스틱을 적용하였다. 차폐재는 가로 500mm, 세로 500mm, 두께 1mm로 구성하였다.

성능/효과

플라스틱 차폐재는 부도체로 차폐효과의 영향을 받지 않아 입사되는 에너지가 그대로 투과되는 것을 확인하였다. 따라서 플라스틱 위치가 변하더라도 무선전력전송 효율에 별다른 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었다.
차폐재로는 알루미늄과 플라스틱을 적용하였다. 그 결과, 플라스틱 차폐재는 어떤 위치에서도 반사계수가 비슷하였다. 플라스틱은 부도체로 차폐가 되지 않고 무선전력전송 효율에 별다른 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.
그 결과, 플라스틱 차폐재는 어떤 위치에서도 반사계수가 비슷하였다. 플라스틱은 부도체로 차폐가 되지 않고 무선전력전송 효율에 별다른 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.

후속연구

또한, 알루미늄 차폐재는 다른 도체들에 비해 차폐 효과가 우수하다. 향 후, 알루미늄 차폐재를 접목시킨 냉각 기술에 대한 지속적인 연구를 통해 초전도 무선전력전송 시스템의 신뢰성을 확보할수 있을 것으로 사료된다.

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