개발 중인 중형 전기추진 무인기는 전력원으로 태양전지, 연료전지, 이차전지를 사용한다. 전력변환기 및 컨버터를 없이 전압 매칭을 통해 전력원을 선정하고 단품시험을 수행하였다. 여러 종류의 전력원을 통합하여 사용함에 따른 각 전력원 별 특성파악 및 에너지 사용 비율을 정량적으로 평가하기 위해 5시간 지상통합시험을 수행하였다. 그 결과 배터리는 시동 및 과도상태에서 다른 동력원에 비해 빠른 출력반응을 보였으며, 연료전지와 태양전지는 순항영역에서 주 전력 공급원의 역할을 수행함을 확인하였다. 사용한 에너지 비율은 연료전지, 태양전지, 배터리가 각각 68%, 29%, 2.5%임을 알 수 있었다.
개발 중인 중형 전기추진 무인기는 전력원으로 태양전지, 연료전지, 이차전지를 사용한다. 전력변환기 및 컨버터를 없이 전압 매칭을 통해 전력원을 선정하고 단품시험을 수행하였다. 여러 종류의 전력원을 통합하여 사용함에 따른 각 전력원 별 특성파악 및 에너지 사용 비율을 정량적으로 평가하기 위해 5시간 지상통합시험을 수행하였다. 그 결과 배터리는 시동 및 과도상태에서 다른 동력원에 비해 빠른 출력반응을 보였으며, 연료전지와 태양전지는 순항영역에서 주 전력 공급원의 역할을 수행함을 확인하였다. 사용한 에너지 비율은 연료전지, 태양전지, 배터리가 각각 68%, 29%, 2.5%임을 알 수 있었다.
EAV-2, which has a solar cell, fuel cell and battery as its power sources, is under development by KARI. Electric power sources are selected through voltage matching without power converter and controller and tested. The ground integrated test for integrated system is performed during 5 hr. it is co...
EAV-2, which has a solar cell, fuel cell and battery as its power sources, is under development by KARI. Electric power sources are selected through voltage matching without power converter and controller and tested. The ground integrated test for integrated system is performed during 5 hr. it is confirmed that battery's power response is faster than other power sources at starting and transient condition, fuel cell and solar cell are a major electrical power during cruise condition. It is revealed that the used energy portions of fuel cell, solar cell and battery are 68%, 29%, 2.5% respectively.
EAV-2, which has a solar cell, fuel cell and battery as its power sources, is under development by KARI. Electric power sources are selected through voltage matching without power converter and controller and tested. The ground integrated test for integrated system is performed during 5 hr. it is confirmed that battery's power response is faster than other power sources at starting and transient condition, fuel cell and solar cell are a major electrical power during cruise condition. It is revealed that the used energy portions of fuel cell, solar cell and battery are 68%, 29%, 2.5% respectively.
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제안 방법
17 m2이다. 배치 상의 편의 및 날개 곡률 등을 고려하여 단전지를 절반으로 자른 반판(half cell)을 사용하였고, 전원버스의 전압과 맞추기 위해 52직렬로 연결하여 한 스트링(string)을 구성하였다. 날개 면적에 대하여 이러한 스트링이 3개가 나오며, 이를 병렬로 연결하여 사용하였다.
9 V의 노미널 전압(nominal voltage)을 가진다. 여기에 맞춰서 태양전지의 직렬 개수를 정하여 태양전지의 전압을 매칭하였다. 선정된 각 전력원 별 제작사 및 모델명은 Table 1과 같다.
이와 같이 각 전력원은 성능 특성 및 역할이 서로 다르기 때문에 이를 통합하여 탑재용 추진 시스템으로 구성하기 전, 각 전력원 별 특성 파악 및 전체 에너지 사용비율에 대한 정량적인 분석이 선행되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 EAV-2용 전력원별 제품 선정 및 단품 시험을 수행하고 특정 비행 프로파일에 대하여 전력원 지상통합시험을 수행하여 시스템 차원에서의 구동 특성 파악 및 에너지 사용 비율에 대한 분석을 수행하였다.
각 전력원은 성능 특성 및 역할이 서로 다르기 때문에 이를 통합하여 탑재용 추진시스템으로 구성하기 전, 각 전력원 별 특성 파악 및 전체 에너지 사용비율에 대한 정량적인 분석이 선행되어야 한다. 전력원별 제품 선정 및 단품 시험을 수행하고 특정 비행 프로파일에 대하여 전력원 지상통합시험을 5시간에 걸쳐 수행하여 시스템 차원에서의 구동 특성 파악 및 에너지 사용 비율에 대한 분석하였다. 그 결과 태양광이 있는 상태에서 태양전지 전력은 출력되는 대로 사용되었고 연료전지는 순항시간동안 주 전력 공급원의 역할을 수행함으로 전체 에너지 비율에서 68.
대상 데이터
EAV-2에 사용하고자 하는 배터리 팩은 리튬 폴리머 타입으로, 큰 순간 출력을 낼 수 있도록 30 C 의 높은 방전율을 가지는 단전지를 사용하였다. 5, 10, 20, 30 A에서 방전 시험한 결과는 Fig.
7 V이다. 배터리와 태양전지는 비교적 제작이 쉬우나, 비행기에 적당한 경량의 연료전지는 제작이 어려우므로 상용품을 선정하였다. 따라서 배터리의 전압은 연료전지를 기준으로 결정하였다.
버스의 전압은 전력의 레저보어(reservoir) 역할을 하는 배터리의 상태가 결정하게 된다. 본 연구에서 사용한 배터리는 리튬 폴리머 전지로, 단전지의 노미널 전압은 3.7 V이다. 배터리와 태양전지는 비교적 제작이 쉬우나, 비행기에 적당한 경량의 연료전지는 제작이 어려우므로 상용품을 선정하였다.
본 연구에서는 주 전력원으로 태양전지, 연료전지, 배터리를 사용하는 중형 전기추진 무인기의 전기추진 시스템을 연구 대상으로 하였다. 각 전력원은 성능 특성 및 역할이 서로 다르기 때문에 이를 통합하여 탑재용 추진시스템으로 구성하기 전, 각 전력원 별 특성 파악 및 전체 에너지 사용비율에 대한 정량적인 분석이 선행되어야 한다.
본 연구에서는 항우연에서 개발 중인 중형 전기추진 무인기(EAV-2: Electric Aerial Vehicle-2)의 전기추진 시스템을 연구 대상으로 하였다. EAV-2는 무게 18 kg, 날개 길이 6.
성능/효과
5시간 동안 수행한 전력원 지상통합시험 결과 태양전지의 전류는 23.7 ~ 29.2 V 범위에서 운전되며 평균 전압은 25.7 V이다. 이는 MPP 평균 전압인 28.
전력원별 제품 선정 및 단품 시험을 수행하고 특정 비행 프로파일에 대하여 전력원 지상통합시험을 5시간에 걸쳐 수행하여 시스템 차원에서의 구동 특성 파악 및 에너지 사용 비율에 대한 분석하였다. 그 결과 태양광이 있는 상태에서 태양전지 전력은 출력되는 대로 사용되었고 연료전지는 순항시간동안 주 전력 공급원의 역할을 수행함으로 전체 에너지 비율에서 68.38 %를 차지하였다. 배터리는 사용한 에너지 비율이 2.
5시간 시험한 결과 각 전력원이 사용한 에너지 비율은 Table 3과 같다. 연료전지에서 사용한 에너지 비율은 전체 68.38 %였으며 Fig. 7을 통해 순항시간동안 주 전력 공급원의 역할을 수행함을 확인하였다. 시험시간 동안 사용한 수소양은 79.
53 %로 다른 전력원에 비해 낮으나 순간 대 출력이 필요한 시점에서 다른 전력원에 비해 빠른 속도로 높은 출력을 공급함을 알 수있었다. 지상통합시험으로부터 전압매칭을 통한 전력원 선정 및 5시간 운전동안 전력공급이 충분함을 알 수 있었다.
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