본 논문은 중전압 DC 전력 시스템을 기반으로 한 전기추진선박(All-electric ship, AES)의 전기적 해석을 위한 완전 시뮬레이션 모델을 제안한다. AES는 저배출, 높은 연료 소비 효율, 광범위한 적용성 때문에 상업 및 군사 분야 모두에서 인기를 얻고 있다. 많은 장점에도 불구하고, 탑재되는 다수의 기계 및 전기 구성요소로 인해 전체 시스템을 구축하는 일은 복잡하고 어렵다. AES의 설계—선박 전기 시스템의 제어 및 최적화—를 단순화하기 위해서는 전반적인 전기적 해석이 본질적으로 요구된다. 제안된 AES의 완전 시뮬레이션 모델은 MATLAB/Simulink를 사용하여 기계적 요소와 전기적 요소를 포함한다. 기계적 요소는 증기 터빈과 선박의 유체역학 모델로 구성되며, 이는 기계 시스템의 특성 방정식에 기반한 평균값 모델을 채택한다. 전기적 요소는 발전기, 추진 모터, 배터리, 전력전자 시스템으로 이루어진 완전 상세 모델로 개발된다. 선박의 분배를 설계하기 위해, 제시된 시뮬레이션 모델은 기계 및 전기 시스템을 통합하여 결합하였다. 개발된 개별 모델과 통합된 AES의 일관성은 에너지 저장 장치의 유무에 따른 속도 가속 및 감속, 주추진원(prime mover) 상실, 그리고 전 추진 부하 거부(full propulsion load rejection)에 대한 결과를 통해 검증되었다.

본 연구는 유도식 레인지에서 페라이트 형상 수정이 성능 및 소음 특성에 미치는 영향을 조사한다. 연구의 목적은 페라이트와 조리기구 사이의 공극(air gap) 치수를 최적화하여 효율을 향상시키면서도 소음 수준을 제어하는 데 있다. 유한요소법(Finite Element Method, FEM) 시뮬레이션을 이용하여 자기력의 공간 분포와 그 고조파를 분석하였다. 총 8개의 페라이트 형상 모델을 검토하였으며, 외부 및 내부 공극에 모두 초점을 맞추었다. 모델 #8(외부 공극 감소)과 모델 #9(내부 공극 감소)는 실험을 통해 검증되었다. 소음 측정 결과, 모델 #8은 120 Hz 고조파 소음 성분을 감소시킨 반면, 모델 #9는 여기(excitation) 힘의 증가로 인해 이를 증가시키는 것으로 나타났다. 전류 측정은 모델 #9가 베이스 모델에 비해 효율이 더 높음을 확인하였으며, RMS 전류는 94.54%로 감소하였다. 본 연구는 성능과 소음 사이의 상충관계를 보여준다. 즉, 내부 공극을 감소시키면 효율이 크게 향상되지만 소음 수준도 증가하는 반면, 외부 공극을 감소시키면 균형 잡힌 개선이 가능하다. 이러한 결과는 효율을 손상시키지 않으면서 더 조용한 작동을 목표로 하는 유도식 레인지 설계 최적화에 대한 통찰을 제공한다.