김종수 연구실
에너지공학부 김종수
김종수 연구실은 에너지공학부 소속으로, 전력전자 및 고효율 전력변환기술, 무선전력전송, 신재생에너지 하이브리드 시스템 등 첨단 에너지 변환 및 관리 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 본 연구실은 전력변환기의 이론적 모델링, 회로 설계, 제어 알고리즘 개발, 실험 및 시뮬레이션 검증 등 전 과정에 걸쳐 체계적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히, GaN, SiC 등 와이드 밴드갭 반도체 소자를 활용한 고주파, 고밀도, 고효율 전력변환 시스템 개발에 집중하고 있으며, 전력변환기의 손실 분석, 신뢰성 평가, 보호회로 설계 등 실용적 문제 해결에도 앞장서고 있습니다.
무선전력전송 분야에서는 RX-Sensorless 무선충전 시스템, LCC/LLC 공진형 컨버터, 송수신 코일 구조 최적화, 자기결합 및 와전류 손실 분석 등 다양한 주제를 다루고 있습니다. 또한, 수신단 센서리스 방식, 저전력 및 고전력 무선충전 시스템의 설계와 제어, 실시간 출력전압 제어 기술 등 혁신적인 연구를 통해 무선전력전송의 실용화와 상용화에 기여하고 있습니다.
신재생에너지 하이브리드 시스템 연구에서는 태양광, 연료전지, 배터리, 슈퍼커패시터 등 다양한 에너지원의 융합 및 최적화에 중점을 두고 있습니다. 단일/듀얼 컨버터 기반 복합 발전 시스템, 하이브리드 에너지 저장 시스템(HESS), 배터리 및 슈퍼커패시터 제어 알고리즘, MPPT 및 에너지 관리 전략 등 다양한 기술을 개발하여 미래형 분산 에너지 시스템의 효율성과 신뢰성을 높이고 있습니다.
이외에도, 전기자동차, 스마트홈, 산업용 전원장치, 고신뢰성 전력공급 시스템 등 다양한 응용 분야에 연구성과를 적용하고 있습니다. 산학협력 프로젝트, 특허, 국내외 학술지 논문, 학술대회 발표 등을 통해 연구 결과를 산업계와 학계에 널리 확산하고 있으며, 에너지 분야의 혁신과 지속가능한 미래 사회 구현에 앞장서고 있습니다.
연구실은 다양한 정부 및 산업체 지원 연구과제를 수행하며, 최신 실험장비와 시뮬레이션 도구를 활용한 실증적 연구를 통해 실용적이고 경쟁력 있는 에너지 솔루션을 제공하고 있습니다. 앞으로도 김종수 연구실은 차세대 에너지 시스템의 핵심 기술 개발과 인재 양성에 지속적으로 기여할 것입니다.
전력전자 및 고효율 전력변환기술
전력전자 기술은 전기에너지를 효율적으로 변환, 제어, 분배하는 핵심 기술로, 현대 산업 및 에너지 시스템의 기반이 됩니다. 김종수 연구실은 다양한 전력변환기(DC-DC, AC-DC, DC-AC 등)와 인버터, 컨버터의 설계 및 최적화, 그리고 이들의 효율 향상에 중점을 두고 연구를 수행하고 있습니다. 특히, GaN(갈륨 나이트라이드) 및 SiC(실리콘 카바이드)와 같은 와이드 밴드갭(WBG) 반도체 소자를 적용하여 고주파, 고효율, 고밀도 전력변환 시스템을 개발하고 있습니다.
이 연구실에서는 전력변환기의 손실 분석, 데드타임 최적화, 동기 정류기 구동, 병렬제어, 페이즈 셰딩 등 다양한 제어 알고리즘을 개발하여 실제 시스템에 적용하고 있습니다. 또한, 전력변환기의 신뢰성 향상과 보호회로 설계, PCB 레이아웃 최적화 등 실용적인 문제 해결에도 집중하고 있습니다. 실험 및 시뮬레이션을 통해 이론적 모델의 타당성을 검증하며, 산업 현장에서 요구하는 고신뢰성, 고효율, 소형화된 전력변환 솔루션을 제시하고 있습니다.
이러한 연구는 전기자동차, 신재생에너지, 산업용 전원장치, 무선전력전송 등 다양한 응용 분야에 직접적으로 활용되고 있습니다. 연구실의 성과는 국내외 학술지와 특허, 산학협력 프로젝트를 통해 산업계와 학계에 널리 확산되고 있으며, 차세대 에너지 시스템의 혁신을 이끌고 있습니다.
무선전력전송 및 신재생에너지 하이브리드 시스템
김종수 연구실은 무선전력전송(WPT: Wireless Power Transfer) 기술과 신재생에너지 하이브리드 시스템의 융합 연구를 선도하고 있습니다. 특히, RX-Sensorless 무선전력전송 시스템, LCC 및 LLC 공진형 컨버터 기반의 고효율 무선충전 시스템, 송수신 코일 구조 최적화, 패드의 자기결합 특성 분석 등 다양한 주제를 다루고 있습니다. 수신단 센서리스 방식, 와전류 손실을 고려한 출력전압 모델링, 저전력 및 고전력 무선충전 시스템의 설계와 제어 알고리즘 개발 등 실용적이고 혁신적인 연구가 활발히 이루어지고 있습니다.
이와 더불어, 태양광, 연료전지, 배터리, 슈퍼커패시터 등 다양한 에너지원이 결합된 하이브리드 발전 시스템의 최적화에도 집중하고 있습니다. 단일 컨버터 및 인버터 구조, 듀얼 컨버터 기반의 복합 발전 시스템, 배터리 및 슈퍼커패시터 하이브리드 에너지 저장 시스템(HESS) 등 다양한 토폴로지와 제어기법을 개발하여 신재생에너지의 효율적 활용과 에너지 관리의 지능화를 추구하고 있습니다.
이러한 연구는 전기차, 스마트홈, 산업용 무선충전, 분산형 에너지 시스템 등 다양한 미래 에너지 응용 분야에 적용되고 있습니다. 실험적 검증과 시뮬레이션, 특허 및 산학협력 프로젝트를 통해 기술의 실용화와 산업적 파급효과를 극대화하고 있으며, 차세대 에너지 인프라 구축에 기여하고 있습니다.
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Optimal Design of Resonant Network for 800 V Class 11.1 kW Wireless Power Transfer System with Double-Sided LCC Compensation Circuit
김종수, 김철민
electronics, 202504
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A Control Strategy for Suppressing Zero-Crossing Current of Single-Phase Half-Bridge Active Neutral-Point-Clamped Three-Level Inverter
김종수, 이기영, 김철민, 한정호
G. Y. Lee; C. M. Kim; J. H. Han; J. S. Kim, 202410
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Precise Modeling for Reducing Output Voltage Control Error of RX-Sensorless IPT System
김종수, 유재곤
IEEE Access, 202304
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(RND)[RCMS/고유]특고압 직류배전용 계측·진단 및 신뢰성 평가 기술개발(1단계 4차년도)
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(RND)[RCMS/고유]차종별 플렉시블 전력수요 대응이 가능한 모듈화 전력변환장치 기술개발(1단계 2차년도)
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(RND)[RCMS/고유]특고압 직류배전용 계측·진단 및 신뢰성 평가 기술개발(1단계 3차년도)