소형 비행선의 무선 전력 공급 시스템 개발 Development of Wireless Power Transfer...
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소형 비행선의 무선 전력 공급 시스템 개발 Development of Wireless Power Transfer System
for Small Airship
최지훈 ( 전북과학고 ), 송시원 ( 정읍고 ) , 정익수 ( 전북과학고 ), 이지수 ( 근영여고 ), 허준영 ( 상산고 )
멘토 : 이정률 교수님부멘토 : 최미진 , 신혜진
항공우주공학과 & 로스알라모스연구소 - 전북대학교 한국공학연구소
전북대학교
2013. 02. 06
오디세우스 프로젝트 중간발표
발표 순서
1. 구성원 소개
2. 연구 목적
3. 선행연구 - 무선전력전송 기술
4. 진행 사항
5. 향후 계획
6. 오디세우스 프로젝트를 통해 배운 점
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1. 구성원 소개
멘티 :최지훈 ( 전북과학고 ) , 송시원 ( 정읍고 ), 정익수 ( 전북과학고 ), 이지수
( 근영여고 ), 허준영 ( 상산고 )
멘토 : 이정률 교수 부멘토 : 박사과정 최미진 , 신혜진
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레이저 발생기(532nm)
하단부에 태양 전지 설치
전력 충전 !
대류권
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태양전지판 태양전지판
2. 연구목적 (1)
태양전지와 레이저를 이용한소형 비행선의 무선전력공급시스템 개발
햇빛에 민감한 전지
Laser 에 민감한 전지
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2. 연구목적 (2)
어째서 Laser 라는 수단을 택했는가 ?
자기유도 방식자기공명 방식RF 방식광학 방식(Laser)
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3. 무선전력전송 기술 (1)
Galaxy S III
① 거리가 수 cm, m 일 때만전력 전송 가능
핸드폰 간 전자기장으로 충전
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② 매우 제한적 상황에서만 전력 전송 가능
Optimus LTE 2
3. 무선전력전송 기술 (2) – 자기유도 ( 공명 ) 방식
③ 거리가 멀어지면효율이 매우 낮아짐
(거리 )
( 전자기장 세기 )
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Figures from http://www.intemag.com/faqs.html (FAQs on Magnets and Magnetics – Integrated Magnetics)
3. 무선전력전송 기술 (3) – 자기유도 ( 공명 ) 방식의 한계
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1거리
전자기장의세기
① 인체에 유해하다 .
전파를 이용한 전력 전송 방식
② 공간적 제약이 크다 .
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3. 무선전력전송 기술 (4) – RF 방식의 한계
비교적 먼 거리까지 전력을 전송할 수 있다 .
거리에 따른 에너지 손실 , 효율 저하가 적다 .
공간의 제약이 적다 .
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3. 무선전력전송 기술 (5) – 레이저방식의 장점
마이크로파나 레이저를 통해 우주선으로 에너지를 발사하는 방식은중요한 경제적 잠재력을 가지고 있다 .
레이저 방식은 특히 마이크로파 방식에 비교해 보았을 때 , 확실한기술적 , 운용 및 경제적 이점을 가지고 있다 .
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(Steinsiek et al. Wireless Power Transmission Experiment using an airship as relay sytem and movable rover as ground target for later planetary exploration missions, 2004)
3. 무선전력전송 기술 (6) – 레이저 전력 전송 방식 선행연구
4. 진행사항 – 태양전지 자동차 실습을 통한 태양전지 원리 학습(1)
목적 : 태양 전지 작동 원리 이해
모터
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2V, 400 mA태양전지
N- 형 반도체
P- 형 반도체
LOAD
전자
정공
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4. 진행사항 – 태양전지 자동차 실습을 통한 태양전지 원리 학습 (2)
N 형 반도체
P 형 반도체
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4. 진행사항 – 태양전지 자동차 실습을 통한 태양전지 원리 학습 (3)
50m
레이저 발생기
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4. 진행사항 – 50 m 장거리 레이저 실험 (1)
1. 비행선을 띄웠을 때처럼 먼 거리에서의 상황을 구현
2. 거리와 레이저의 세기의 변화에 따른 레이저의 크기 변화를 확인
3. 실제 비행기에 부착 해야 할 태양전지의 크기를 추정해 볼 수 있다
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4. 진행사항 – 50 m 장거리 레이저 실험 의의 (2)
• 태양전지를 이용한 충전실험 태양전지실리콘결정계
비결정계화합물…
효율 ↑ / 무게 ↑
효율 ↓ / 무게 ↓
GaInP, GaAs, InP
a-Si c-Si GaInP
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4. 진행사항 – 태양전지 비교 실험 (1)
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4. 진행사항 – 태양전지 비교 실험 (2)
태양 전지
브레드보드
Super Ca-pacitor
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4. 진행사항 – 태양전지 비교 실험 (3)
레이저
컴퓨터
결정질 , 비결정질 충전 시간 비교
비결정질결정질1V 충전 - 40 초 (0.66분 )
1V 충전 1288 초(21.41 분 )
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4. 진행사항 – 태양전지 비교 실험 결과 (4)
1. 태양 전지 자동차 실험
2. 50m 거리에서 Laser 실험
3. 동일 조건에서의 결정질 , 비결정질 전지 충전 시간 , 전압 비교 실험
4. 실험에 사용할 비행선 선정
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4. 진행사항 – 결론
5. 향후 계획
1. 실험을 통해 비행선에 가장 적합한 전지와 전지 크기 선정
2. 비행선 구입 및 적재 하중을 고려해 개조
3. 비행선을 이용한 공중 실험
4. 실험 내용과 결과를 바탕으로 보고서 및 논문 작성
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전문적 실험 도구의 사용법 , 전문가용 프로그램 등 학교 과학실에서는 배울 수 없던 전문적 지식과 실제 실험실 환경 , 분위기에 대해 그 분야의 전문가들에게 많은 것을 배우고 , 스스로도 직접 느낄 수 있었다 .
6. 오디세우스 프로젝트를 통해 배운 점
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끝The End
오디세우스 프로젝트 항공우주공학과
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