이성구 연구실
전기공학과
이성구
이성구 연구실은 전기공학과를 기반으로 영구자석 전동기 및 첨단 전자기 시스템의 설계, 해석, 그리고 신기술 개발에 주력하고 있습니다. 연구실은 매입형, 표면부착형, 스포크타입 등 다양한 영구자석 전동기의 구조적 특성과 성능을 심층적으로 분석하며, 이를 통해 고효율·고출력 모터의 설계와 최적화에 앞장서고 있습니다.
특히, 2차원 및 3차원 유한요소해석(FEA)을 활용하여 전동기 내에서 발생하는 누설자속, 단부효과, 비선형 자기특성 등 복잡한 전자기 현상을 정밀하게 해석합니다. 이러한 해석 결과는 실제 모터 설계에 반영되어, 기존의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 모터 구조와 성능 개선을 실현하고 있습니다. 또한, 3D 프린팅 기술을 활용한 신소재 적용, 자속집중형 구조 설계 등 첨단 제조기술과의 융합 연구도 활발히 진행 중입니다.
연구실은 신개념 DC 변압기, 기계적 갭리스 및 인버터리스 BLDC 모터, 펄스자장을 이용한 희토류 자석 성형기술 등 차세대 모터 및 부품 기술 개발에도 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 특허 출원과 실험적 검증을 통해 그 우수성을 인정받고 있으며, 산업체와의 공동연구 및 기술이전을 통해 실제 산업 현장에 적용되고 있습니다.
더불어, 베어링 전식 예측 및 측정 기술, 고전압 커패시터 방전 특성 개선 등 전동기 시스템의 신뢰성 향상과 관련된 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해 전동기 및 전자기 시스템의 성능, 효율, 신뢰성을 동시에 향상시키는 데 기여하고 있습니다.
이성구 연구실은 국내외 학술대회 및 저명 학술지에 다수의 논문을 발표하며, 우수 논문상 등 다양한 수상 경력을 보유하고 있습니다. 앞으로도 첨단 전동기 및 전자기 시스템 분야에서 선도적인 연구를 지속하며, 산업과 학계 모두에 실질적인 기여를 이어갈 것입니다.
영구자석 전동기 설계 및 해석
영구자석 전동기는 고효율, 고출력, 그리고 다양한 응용 분야에서의 활용성으로 인해 전기공학 분야에서 매우 중요한 연구 주제입니다. 본 연구실에서는 매입형(IPMSM), 표면부착형(SPMSM), 스포크타입 등 다양한 구조의 영구자석 전동기 설계에 집중하고 있습니다. 특히, 자속집중형 구조와 같은 혁신적인 설계 방식을 통해 전동기의 출력 밀도와 효율을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다.
전동기 설계 과정에서는 2차원 및 3차원 유한요소해석(FEA)을 적극적으로 활용하여, 실제 동작 환경에서 발생할 수 있는 누설자속, 단부효과, 비선형 자기특성 등 다양한 물리적 현상을 정밀하게 분석합니다. 이를 통해 기존 설계 방식의 한계를 극복하고, 새로운 설계 인자와 최적화 기법을 도입하여 전동기의 성능을 획기적으로 향상시키고 있습니다. 또한, 3D 프린팅 기술을 활용한 연자성 코어 및 신소재 적용 등 첨단 제조기술도 연구의 중요한 축을 이룹니다.
이러한 연구는 전기차, 철도차량, 산업용 구동 시스템 등 다양한 실제 응용 분야에 직접적으로 기여하고 있습니다. 산업체와의 공동연구 및 기술이전, 그리고 특허 출원을 통해 연구 결과의 실용화와 산업적 파급효과를 극대화하고 있으며, 차세대 모터 기술의 선도적 발전에 중추적인 역할을 하고 있습니다.
전자기 해석 및 신개념 모터 기술 개발
본 연구실은 전자기 해석을 기반으로 한 신개념 모터 기술 개발에 주력하고 있습니다. 전동기 내에서 발생하는 다양한 전자기 현상, 예를 들어 3차원 회전자 누설자속, 단부효과, 비선형 자기등가회로 해석 등 복잡한 물리적 문제를 해결하기 위해 고도화된 해석 기법을 개발하고 있습니다. 특히, 3차원 유한요소해석을 통한 정밀한 자기장 분석과, 이를 바탕으로 한 설계 최적화가 연구의 핵심입니다.
또한, 기존의 DC 변압기와 차별화된 전자기 유도 기반의 신개념 DC 변압기, 기계적 갭리스 및 인버터리스 BLDC 모터, 펄스자장을 이용한 희토류 자석 성형기술 등 혁신적인 모터 및 부품 기술을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 특허 출원과 실험적 검증을 통해 그 우수성을 입증받고 있으며, 실제 산업 현장에 적용 가능한 수준의 기술로 발전하고 있습니다.
이와 더불어, 베어링 전식 예측 및 측정 기술, 고전압 커패시터 방전 특성 개선 등 전동기 시스템의 신뢰성 향상과 관련된 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 다각도의 연구는 전동기 및 전자기 시스템의 성능, 효율, 신뢰성을 동시에 향상시키는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.
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Design of 3D-Printed Hybrid Axial-Flux Motor Using 3D-Printed SMC Core
이성구, 김원호, 표현조, 정재원, 유지훈
IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, 2020
2
Design Process of Spoke-Type Permanent Magnet Synchronous Motor Considering Magnetization Performance
이성구, 배재남, 김원호
IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, 2020
3
Study on the Improvement of the Correction Coefficient Considering the 3-D Effect of Spoke-Type Permanent-Magnet Synchronous Motor
이성구, 배재남, 김명진, 김원호
IEEE Transactions on Magnetics, 2020
1
영구자석 전동기 성능특성해석 프로그램 개발 용역
2
출력강화형 모터의 전자기 시뮬레이션 레퍼런스 진행
