초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
■ 최종 목표
○ 3kW N 모듈 내장 전류제어 직류 컨버터의 최적화 기술 개발
- 효율 90% 이상, 최대 150A 저압 대전류 출력 컨버터 구현
- 정전류 5% 오차 이내 구현
- 바이폴라 구형파 출력 구현
- 의료기 2등급 EMI 수준
■ 전체 내용
● 전류제어 컨버터 시스템 토폴로지 설계 및 분석
- 단위 모듈 용량, 모듈 병렬 구조, 구조 배치
- 경제적이고 단순화된 구조에 대한 3D 설계
● 소자 병렬 운전 구동을 위한 병렬 배치 및 구

□ 연구개발 목표 및 내용
■ 최종 목표
○ 3kW N 모듈 내장 전류제어 직류 컨버터의 최적화 기술 개발
- 효율 90% 이상, 최대 150A 저압 대전류 출력 컨버터 구현
- 정전류 5% 오차 이내 구현
- 바이폴라 구형파 출력 구현
- 의료기 2등급 EMI 수준
■ 전체 내용
● 전류제어 컨버터 시스템 토폴로지 설계 및 분석
- 단위 모듈 용량, 모듈 병렬 구조, 구조 배치
- 경제적이고 단순화된 구조에 대한 3D 설계
● 소자 병렬 운전 구동을 위한 병렬 배치 및 구동회로 기술 개발
- 도통 손실 저감을 위한 N 개의 소자 병렬 운전 기법
- 소자 편차 전류를 줄이기 위한 패턴 및 구동 기법
● 시스템 사이즈 최소화를 위한 수동 부품 바닥 면적 최소화 설계
- 수동 부품 용량 설계 및 제작 기술 협업
● 시스템 방열 설계 및 열해석 기반 최적화
- 시스템 효율 최적화 및 열 해석/동작 해석 방열 기구 최소화
● 지원기업 시작품과의 결합 및 동작 성능 평가
- 요구사양에 대응해 성능 개선 연구
- 바이폴라 출력 제어 및 정현파 출력제어 가능성 실증

□ 연구개발성과
● 마이크로로봇용 대전류 자장제어용 전류제어 컨버터의 기초 설계 및 개발사양을 기업과 협의하여 여러 차례 수정 설계하여 최종 모델을 완성함.
● 당초 전류용량 및 전압 범위 목표인 150A, 20 ~50V 대비 최종 개발 사양을 235A, 70~90V로 기업이 설계한 부하 코일사양에 맞춰 대폭 확대하여 개발 진행함.
● 대용량화된 장치임에도 기업의 기존 모델보다 높은 전력밀도를 가짐.
● 시스템 정류부 및 전류제어 컨버터 모듈의 구성 및 전력회로에 대한 전산 시뮬레이션 및 3D 기구 설계를 진행함.
● 설계 및 시뮬레이션 결과를 바탕으로 전체 전력회로 모듈 제작 및 시스템 제작을 수행함.
● 시작품의 부하연계 통합시험을 통해 목표로 한 효율 및 전력사양을 모두 충족함.
● 기업에서 요구한 구형파 출력 및 정현파 출력 동작을 모두 구현함.
● 의료인증을 진행하기 위한 EMI 2등급 기준에 대해 전자파 시험을 수행하여 CE 기준 달성함.
● 정류부 고효율화 및 출력제어를 위한 기술 관련 특허 출원 1건.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 자성 마이크로 의료로봇 및 자기장 제어 시스템 글로벌 의료기기 시장 선점 가능
- 혈관중재시술 외에도 목표 지향성 마이크로로봇 약물 전달체 분야에도 활용 예상
- 혈관중재시술용 자성 가이드와이어-마이크로로봇 제어 시스템의 국내외 기술 경쟁력을 확보

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 1) 마이크로 의료 로봇 제어용 전류제어 컨버터 부하조건 ... 8
• 2) 마이크로 의료 로봇 제어용 전류제어 컨버터 시스템 구성 ... 8
• 3) 마이크로 의료 로봇 제어용 전류제어 컨버터 시스템 제어 및 시뮬레이션 ... 12
• 4) 마이크로 의료 로봇 제어용 전류제어 컨버터 시스템 시작품 기구 설계 및 제작 ... 15
• 5) 마이크로 의료 로봇 제어용 HMI 시스템 ... 19
• 6) 마이크로 의료 로봇 제어용 전류제어 컨버터 시스템 실험 결과 ... 20
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 31
• 1) 연구수행 결과 ... 31
• 2) 목표 달성 수준 ... 36
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 37
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 37
• 끝페이지 ... 37