초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 4차 산업 혁명의 중심에 있는 스마트 운송 시스템 (Smart Transportation) 내 모터 구동 (Motor Drives) 을 위한 지능형 융합 제어 및 자체 모니터링 솔루션 개발을 목표로 함. 궁극적으로 고정밀·고효율·고신뢰성의 제어성능을 담보하는 동시에, 시스템 오작동으로 인한 인적·물적 피해를 최소화하고, 에너지 및 환경 문제에 지속 가능한 솔루션을 제시하는 융합 제어 기술 개발을 목표로 하며, 세부 목표는 아래와 같음.
○ 머신러닝 기반 고정밀·고효율·고신뢰성 모션 제어에 관한 연구

□ 연구개요
본 연구는 4차 산업 혁명의 중심에 있는 스마트 운송 시스템 (Smart Transportation) 내 모터 구동 (Motor Drives) 을 위한 지능형 융합 제어 및 자체 모니터링 솔루션 개발을 목표로 함. 궁극적으로 고정밀·고효율·고신뢰성의 제어성능을 담보하는 동시에, 시스템 오작동으로 인한 인적·물적 피해를 최소화하고, 에너지 및 환경 문제에 지속 가능한 솔루션을 제시하는 융합 제어 기술 개발을 목표로 하며, 세부 목표는 아래와 같음.
○ 머신러닝 기반 고정밀·고효율·고신뢰성 모션 제어에 관한 연구
○ 비침습적 모니터링 기술에 인공지능 기술을 융합한 선제적 고장 감지 및 대응에 관한 연구
○ 운전 중 환경변화에 대한 대응 역량 강화에 관한 연구

□ 연구 목표대비 연구결과
세 가지 세부 연구 목표를 모두 수행하였으며, 특히 ‘선제적 고장 감지 및 대응’ 및 ‘환경 변화 대응’에 대해 더욱 심도 있는 연구성과를 달성함. 1차년도 연구 과정에서 ‘고정밀 모션 제어’기술을 개발함에 있어, 전동킥보드 내 모터 구동 시스템의 최적 운전점이 운전 환경, 특히 온도에 크게 의존하는 것을 발견함. 또한 전동킥보드의 주요 고장 원인은 구동 시스템의 과열에 있음. 신뢰성 향상 및 안전성 담보를 위해서 온도 추적 및 관리가 필수적으로 요구됨. 따라서 ‘운전 조건 및 환경 모니터링’ 기술에 관한 연구를 병행하여 진행하였으며, 특히 온도 모니터링 기술을 집중적으로 개발하였음. 또한 모니터링 기술 기반 추정된 내부 변수를 기반으로 환경 변화를 추정하고 이에 대한 대응 기술을 개발함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구는 모터 구동 시스템을 기반한 운송/운반 시스템의 제어 및 지능화·최적화에 폭넓게 활용될 수 있음. 운전 조건 및 환경을 반영한 전력 제어를 통해 안정한 운전점을 추적하는 해당 기술은 운송 시간 및 비용 절감, 에너지 손실 및 환경오염 최소화, 상태 진단을 통한 신뢰성 및 안전성 향상 등 학계·산업계·의료계를 비롯한 사회 전반에 비약적인 효과를 가져올 것임.
○ 학계: 모터 제어 기술에 AI 기술과 친환경 기술을 융합한 기술 로드맵을 수립하고 독립적인 학문 분야로 발전시킴에 따라, 융합 제어 기술의 기틀을 다질 것이며 이는 각 분야 연구진들에 동기를 부여할 뿐만 아니라, 다학제적 융합 연구를 촉진하여 4차 산업 혁명을 선도하는 한 축이 될 것임.
○ 산업계: 산업 전반에 모터 구동이 적용됨에 따라 산업의 수익과 신뢰성이 모터 구동의 제어성능 및 효율, 신뢰성, 안전성에 크게 의존하고 있음. 본 연구를 통한 제어 성능 및 효율, 신뢰성, 안전성 향상은 산업 전반의 수익 및 신뢰성 향상으로 이어져 새로운 경제 가치를 창출하고, 각종 고장, downtime에 의한 손실을 크게 절감할 수 있음. 또, 자원 및 에너지 문제, 환경 문제로 주춤하던 산업에 지속 가능한 친환경 솔루션을 제시함으로써 산업의 균형된 발전에 크게 기여할 것임.
○ 의료계: 의료계는 치료 로봇, 수술 로봇, 인공 장기, 인공 신경 등 사람의 예후와 안전에 직결되는 응용에 모터 구동 기반 스마트 운송 시스템을 활용하고 있음. 본 연구는 제어 성능 향상으로 수술 시간을 최소화하고 성공률을 개선할 뿐만 아니라, 자체 분산 모니터링을 통해 기기 이상을 선제적으로 감지, 이상 운전을 방지하여 수술 중 안전사고 위험성을 낮추는 효과를 가져올 수 있음. 또 인공 장기, 인공 신경 등의 비침습적 자체 모니터링을 통해 현 상태와 기대 수명을 예측, 사고율을 낮추고, 유지보수 비용을 절감할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목표 ... 4
• 2) 연구의 필요성 ... 4
• 3) 연구의 범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 스마트 공조 시스템 고장 진단 ... 5
• 2) 스마트 모빌리티 내 구동부 온도 추정 및 대응 제어 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 17