모터제어 연구실
자동차융합대학 이근호
모터제어 연구실은 국민대학교 자동차IT융합학과 및 미래모빌리티학과를 중심으로 전기 모터 제어 및 전력전자 시스템 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 영구자석 동기전동기(PMSM), 유도전동기(IM), 계자권선형 전동기(WRSM) 등 다양한 전동기의 고성능 제어 알고리즘 개발을 핵심으로 하며, 센서리스 제어, 토크 리플 저감, 고속 및 저속 운전 안정성, 고정밀 위치 및 속도 제어 등 첨단 제어 기술을 연구합니다.
또한, 전기자동차, 하이브리드 차량, 드론, 건설기계, 산업용 로봇 등 미래 모빌리티와 스마트 제조 분야에서 요구되는 고효율, 고신뢰성, 고출력의 모터 구동 시스템을 실현하기 위한 인버터 및 전력전자 시스템의 설계와 최적화에 집중하고 있습니다. 대용량 인버터, SiC/GaN 기반 차세대 파워모듈, DC링크 커패시터 진단, 고속 스위칭 제어 등 다양한 전력전자 기술을 개발하며, 실시간 온도 추정, 전류 측정, 과변조, PWM 인터리빙 등 첨단 알고리즘과 하드웨어 설계 기술을 융합적으로 연구합니다.
연구실은 미래 자동차 및 산업 현장에 적용 가능한 첨단 모터 제어기 개발에도 앞장서고 있습니다. 하이브리드 및 전기자동차의 트랙션 모터 드라이브, 인휠 듀얼 모터 시스템, e-Axle, 통합형 전기엔진, SBW(Shift-By-Wire) 등 다양한 미래형 모빌리티 플랫폼에 최적화된 모터 제어기와 구동 시스템을 연구하며, 희토류 사용 저감 및 완전 배제를 위한 친환경 전기구동시스템 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다.
이와 더불어, 연구실은 산학협력, 정부 및 공공기관 지원 프로젝트, 특허 및 기술이전 등 다양한 연구성과를 창출하고 있습니다. 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술 개발과 실증을 통해 모터 구동 시스템의 효율성과 신뢰성을 크게 향상시키고 있으며, 국내외 학술지 논문, 특허, 산학협력 프로젝트 등으로 연구성과를 확산하고 있습니다.
모터제어 연구실은 미래 모빌리티 산업의 혁신을 이끌 핵심 인재 양성과 기술 선도에 기여하고 있습니다. 다양한 연구 프로젝트와 산학협력을 통해 학생들은 실무 중심의 연구 경험을 쌓을 수 있으며, 졸업생들은 국내외 유수의 자동차, 전자, 항공, 건설기계 등 다양한 산업체에서 활약하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 전기 모터 제어 및 전력전자 시스템 분야에서 세계적 수준의 연구와 교육을 지속적으로 이어갈 것입니다.
Motor Control
Power Electronics
Autonomous Vehicle Motors
모터 제어 및 고성능 구동 알고리즘 개발
모터 제어 연구실은 다양한 유형의 전동기, 특히 영구자석 동기전동기(PMSM)와 유도전동기(IM)의 고성능 제어 알고리즘 개발에 중점을 두고 있습니다. 이 연구는 차량용, 산업용, 항공용 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고효율, 고정밀, 고신뢰성의 모터 구동을 실현하기 위한 핵심 기술을 다룹니다. 특히, 센서리스 제어, 토크 리플 저감, 고속 및 저속 영역에서의 안정적인 운전, 고정밀 위치 및 속도 제어 등 최신 제어 이론과 실시간 임베디드 시스템 구현 기술을 융합하여 연구를 진행하고 있습니다.
연구실은 실제 차량 및 산업 현장에서 발생하는 다양한 운전 조건과 고장 상황을 고려한 견고한 제어 알고리즘을 개발합니다. 예를 들어, 단상 개방 결함, 온도 변화, 하드웨어 결함 등 다양한 비정상 상황에서도 안정적으로 동작할 수 있는 제어 전략을 제안하고, 이를 실험적으로 검증합니다. 또한, MATLAB/Simulink 기반의 모델 기반 설계(MBD)와 자동 코드 생성(ACG) 기법을 활용하여 제어 알고리즘의 신속한 프로토타이핑과 상용화에 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 전기자동차, 하이브리드 차량, 드론, 건설기계, 산업용 로봇 등 미래 모빌리티와 스마트 제조 분야에서 필수적인 기반 기술로 자리 잡고 있습니다. 연구실의 성과는 국내외 학술지 논문, 특허, 산학협력 프로젝트 등으로 이어지고 있으며, 실제 산업 현장에 적용되어 모터 구동 시스템의 효율성과 신뢰성을 크게 향상시키고 있습니다.
인버터 및 전력전자 시스템 설계
본 연구실은 전기자동차, 산업용 기계, 항공 모빌리티 등 다양한 응용 분야에 적합한 인버터 및 전력전자 시스템의 설계와 최적화에 집중하고 있습니다. 인버터는 모터 구동의 핵심 부품으로, 전력 변환 효율, 소형화, 고신뢰성, 고출력 밀도, 열관리 등 다양한 기술적 요구사항을 만족해야 합니다. 연구실은 320kW급, 120kW급 등 대용량 인버터의 설계 및 시험, 저전압 고전류 인버터, SiC/GaN 기반 차세대 파워모듈, DC링크 커패시터 특성 분석 및 진단 등 첨단 전력전자 기술을 연구합니다.
특히, 인버터의 고장 진단 및 내구성 향상을 위한 실시간 온도 추정, 전류 측정 기법, 과변조 및 전압 선형 출력 범위 최적화, PWM 인터리빙, 고속 스위칭 제어 등 다양한 알고리즘과 하드웨어 설계 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 전력전자 시스템의 신뢰성 평가, 패키징, 열해석, EMI/EMC 대응 등 실제 산업 적용에 필요한 종합적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 연구는 특허 출원 및 등록, 산학협력 과제, 정부지원 대형 프로젝트 등으로 이어지고 있습니다.
연구실의 인버터 및 전력전자 시스템 연구는 미래형 전기차, 수소트램, eVTOL, 건설기계, 초소형 전기차 등 다양한 미래 모빌리티와 산업 현장에 적용되고 있습니다. 이를 통해 에너지 효율 향상, 친환경화, 시스템의 소형화 및 경량화, 비용 절감 등 사회적 요구에 부응하는 혁신적 기술을 선도하고 있습니다.
미래 자동차 및 산업용 모터 제어기 개발
연구실은 미래 자동차와 산업 현장에 적용 가능한 첨단 모터 제어기 개발에 주력하고 있습니다. 하이브리드 및 전기자동차의 트랙션 모터 드라이브, 인휠 듀얼 모터 시스템, e-Axle, 통합형 전기엔진, SBW(Shift-By-Wire) 등 다양한 미래형 모빌리티 플랫폼에 최적화된 모터 제어기와 구동 시스템을 연구합니다. 이 과정에서 고정밀, 고신뢰성, 안전기능, 고출력, 저소음, 저진동 등 다양한 요구사항을 만족시키기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 기술을 융합적으로 개발하고 있습니다.
특히, 희토류 사용 저감 및 완전 배제를 위한 계자권선형 전기구동시스템, PMaSynRM 기반 구동모듈, 대형 상용차 및 건설기계용 다중모터 기반 전기구동장치 등 친환경 및 고효율 모터 시스템 개발에 앞장서고 있습니다. 또한, 자율주행 셔틀, 수소 트램, UAM(도심항공모빌리티) 등 차세대 모빌리티 분야에서 요구되는 고안전, 고신뢰성, 실시간 제어기술을 연구하며, 실차 적용 및 현장 실증을 통해 기술의 완성도를 높이고 있습니다.
이러한 연구는 국내외 자동차, 전자, 항공, 건설기계 등 다양한 산업체와의 산학협력, 정부 및 공공기관 지원 프로젝트, 특허 및 기술이전 등으로 이어지고 있습니다. 연구실은 미래 모빌리티 산업의 혁신을 이끌 핵심 인재 양성과 기술 선도에 기여하고 있습니다.
1
Overmodulation Strategy Using DC-Link Shunt Resister Inverters to Maintain Output Voltage Linearity
IEEE Access, 2021.12
2
A Study on Accurate Initial Rotor Position Offset Detection for a Permanent Magnet Synchronous Motor at under a No-Load Condition
IEEE Access, 2021.05
3
Control Comparison for the Coordinate Transformation of an Asymmetric Dual Three Phase Synchronous Motor in Healthy and Single-Phase Open Fault States
MDPI Energies, 2021
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Spoke Type 모터 센서리스 제어 알고리즘 개발
2
희토류 완전배제를 위한 계자권선형 전기구동시스템 기술 개발
3
희토류 영구자석 사용량 저감을 위한 PMaSynRM 기반 전기구동모듈 기술 개발
