소형 비행선의 무선 전력 공급 시스템 개발 Development of Wireless Power Transfer System for Small Airship

1. 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-전북대학교한국공학연구소 전북대학교 2013. 02. 06

2. 발표 순서 • 구성원 소개 • 연구 목적 • 선행연구 - 무선전력전송 기술 • 진행 사항 • 향후 계획 • 오디세우스 프로젝트를 통해 배운 점

3. 1. 구성원 소개 • 멘티: • 최지훈 (전북과학고) ,송시원 (정읍고), 정익수 (전북과학고),이지수(근영여고), • 허준영 (상산고) • 멘토: 이정률 교수 • 부멘토: 박사과정 최미진, 신혜진

4. 2. 연구목적 (1) 전력 충전! 하단부에 태양 전지 설치 태양전지판 대류권 태양전지판 레이저 발생기(532nm)

5. 2. 연구목적 (2) 햇빛에 민감한 전지 태양전지와 레이저를 이용한 소형 비행선의 무선전력공급시스템 개발 Laser에 민감한 전지

6. 3. 무선전력전송 기술 (1) 자기유도 방식 자기공명 방식 RF 방식 광학 방식 어째서 Laser 라는 수단을 택했는가? (Laser)

7. 3. 무선전력전송 기술 (2) – 자기유도(공명) 방식 핸드폰 간전자기장으로 충전 GalaxyS III ①거리가 수cm, m일 때만 전력 전송 가능 OptimusLTE 2 ②매우 제한적 상황에서만 전력 전송 가능

8. 3. 무선전력전송 기술 (3) – 자기유도(공명) 방식의 한계 (전자기장 세기) ③거리가 멀어지면 효율이 매우 낮아짐 (거리) Figures from http://www.intemag.com/faqs.html (FAQs on Magnets and Magnetics – Integrated Magnetics)

9. 3. 무선전력전송 기술 (4) – RF 방식의 한계 전파를 이용한 전력 전송 방식 ①인체에 유해하다. ②공간적 제약이 크다.

10. 3. 무선전력전송 기술 (5) – 레이저방식의 장점 • 비교적 먼 거리까지 전력을 전송할 수 있다. • 거리에 따른 에너지 손실, 효율 저하가 적다. • 공간의 제약이 적다.

11. 3. 무선전력전송 기술 (6) – 레이저 전력 전송 방식 선행연구 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)

12. 4. 진행사항 – 태양전지 자동차 실습을 통한 태양전지 원리 학습(1) 목적 : 태양 전지 작동 원리 이해 태양전지 2V, 400 mA 모터

13. 4. 진행사항 – 태양전지 자동차 실습을 통한 태양전지 원리 학습(2) 전자 정공 N-형 반도체 P-형 반도체 L O A D

14. 4. 진행사항 – 태양전지 자동차 실습을 통한 태양전지 원리 학습(3) N형 반도체 P형 반도체

15. 4. 진행사항 – 50 m 장거리 레이저 실험 (1) 50m 레이저 발생기

16. 4. 진행사항 – 50 m 장거리 레이저 실험 의의 (2) 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

17. 4. 진행사항 – 태양전지 비교 실험 (1) • 태양전지를 이용한 충전실험 효율 ↑ / 무게 ↑ 효율 ↓ / 무게 ↓ GaInP, GaAs, InP a-Si c-Si GaInP

18. 4. 진행사항 – 태양전지 비교 실험 (2)

19. 4. 진행사항 – 태양전지 비교 실험 (3) Super Capacitor 태양 전지 레이저 컴퓨터 브레드보드

20. 4. 진행사항 – 태양전지 비교 실험 결과 (4) 결정질, 비결정질 충전 시간 비교 1V 충전 - 40초(0.66분) 결정질 비결정질 1V 충전 1288초(21.41분)

21. 4. 진행사항 – 결론 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

22. 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 및논문 작성

23. 6. 오디세우스 프로젝트를 통해 배운 점 • 전문적실험 도구의 사용법, 전문가용프로그램 등 학교 과학실에서는 배울 수 없던전문적 지식과 실제 실험실 환경, 분위기에 대해 그 분야의 전문가들에게 많은 것을 배우고, 스스로도 직접 느낄 수 있었다.

24. 끝 The End 오디세우스 프로젝트 항공우주공학과