태양전지와 레이저를 이용한 소형 비행선의 무선전력

Report
오디세우스 프로젝트 중간발표
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 교수님
부멘토 : 최미진, 신혜진
항공우주공학과 & 로스알라모스연구소-전북대학교 한국공학연구소
전북대학교
2013. 02. 06
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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 멘티 :
최지훈 (전북과학고) , 송시원 (정읍고), 정익수 (전북과학고), 이지수(근영여고),
허준영 (상산고)
 멘토 : 이정률 교수
 부멘토 : 박사과정 최미진, 신혜진
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하단부에 태양
전지 설치
태양전지판
대류권
레이저 발생기
(532nm)
전력 충전!
태양전지판
햇빛에 민감한 전지
태양전지와 레이저를 이용한
소형 비행선의 무선전력공급시스템 개발
Laser에 민감한 전지
5
자기유도 방식
자기공명 방식
RF 방식
광학 방식
어째서(Laser)
Laser 라는 수단을 택했는가?
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Galaxy S III
핸드폰 간 전자기장으로 충전
①거리가 수cm, m일 때만
전력 전송 가능
Optimus LTE 2
②매우 제한적 상황에서만
전력 전송 가능
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(전자기장 세기)
1
전자기장의세기
2
거리
③거리가 멀어지면
효율이 매우 낮아짐
(거리)
Figures from http://www.intemag.com/faqs.html
(FAQs on Magnets and Magnetics – Integrated Magnetics)
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전파를 이용한 전력 전송 방식
①인체에 유해하다.
②공간적 제약이 크다.
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 비교적 먼 거리까지 전력을 전송할 수 있다.
 거리에 따른 에너지 손실, 효율 저하가 적다.
 공간의 제약이 적다.
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마이크로파나 레이저를 통해 우주선으로 에너지를 발사하는 방식은
중요한 경제적 잠재력을 가지고 있다.
레이저 방식은 특히 마이크로파 방식에 비교해 보았을 때, 확실한
기술적, 운용 및 경제적 이점을 가지고 있다.
(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)
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목적 : 태양 전지 작동 원리 이해
태양전지
2V, 400 mA
모터
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전자
정공
N-형 반도체
P-형 반도체
L
O
A
D
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N형 반도체
P형 반도체
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50m
레이저 발생기
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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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• 태양전지를 이용한 충전실험
실리콘
태양전지
화합물
a-Si
결정계
효율 ↑ / 무게 ↑
비결정계
효율 ↓ / 무게 ↓
…
c-Si
GaInP, GaAs, InP
GaInP
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레이저
컴퓨터
Super
Capacitor
태양 전지
브레드보드
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결정질, 비결정질 충전 시간 비교
1V 충전 - 40초(0.66분)
결정질
비결정질
1V 충전 1288초(21.41분)
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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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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.
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끝
The End
오디세우스 프로젝트 항공우주공학과
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