고주파 공진형 무선전력전송(WPT) 시스템은 최근 전력전자 분야에서 가장 주목받는 연구 주제 중 하나입니다. 본 연구실에서는 고주파 공진형 인버터 및 컨버터의 설계와 함께, 대용량 전력의 효율적이고 안정적인 무선전송을 위한 회로 및 시스템 구조를 개발하고 있습니다. 특히, 철도차량, 전기차, 산업용 로봇 등 다양한 응용 분야에서 요구되는 고출력, 고효율, 대기전력 저감, 안전성 확보를 위한 기술적 난제를 해결하고자 합니다. 이러한 시스템의 핵심은 송수신 코일의 구조 최적화, 공진 회로의 파라미터 설계, 그리고 고주파에서의 손실 최소화에 있습니다. 본 연구실은 ANSYS, PLECS, PSIM 등 첨단 시뮬레이션 도구를 활용하여 자기장 해석, 열 해석, 회로 해석을 통합적으로 수행하며, 실험실 내에서 직접 제작 및 검증을 통해 이론과 실용성을 동시에 확보하고 있습니다. 또한, 센서리스 제어, 최대 효율점 추적(MEPT), 온라인 파라미터 추정 등 첨단 제어기술을 적용하여 무선전력전송 시스템의 실시간 성능 향상과 신뢰성 확보에 주력하고 있습니다. 본 연구실의 연구는 국내외 학술지 및 특허 출원, 산업체와의 협력 프로젝트 등 다양한 성과로 이어지고 있습니다. 특히, 대용량 철도차량용 무선전력전송 시스템, 트램 및 전기차용 무선충전 시스템, 산업용 고주파 무선전력전송 시스템 등 실제 현장 적용을 목표로 한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 미래 스마트 모빌리티 및 친환경 에너지 인프라 구축에 핵심적인 역할을 하고 있습니다.

지능형 반도체 변압기(Intelligent Power Electronics Transformer, iPET)와 고주파 자기부품 설계는 차세대 전력변환 시스템의 핵심 기술입니다. 본 연구실은 고주파 변압기, 자기부품(코일, 인덕터 등)의 설계 및 최적화에 머신러닝과 다목적 최적화 기법을 도입하여, 기존의 경험적 설계 한계를 극복하고 있습니다. 특히, 고주파에서 발생하는 구리손실, 누설 인덕턴스, 절연 내압 등 다양한 물리적 제약을 정량적으로 분석하고, FEA(유한요소해석)와 회로 시뮬레이션을 결합하여 설계의 정확도와 신뢰성을 높이고 있습니다. 반도체 변압기는 전통적인 전력변환기 대비 경량화, 고효율, 고집적화, 양방향 전력전송, 고전압 절연 등 다양한 장점을 제공합니다. 본 연구실은 이러한 반도체 변압기의 구조적 설계, 제어 알고리즘 개발, EMI(전자파 간섭) 저감, 냉각 및 절연 기술 등 다학제적 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 멀티레벨 구조, 무선 급전 코일, 트랙션(철도차량) 응용 등 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술을 개발하고, 관련 특허를 다수 보유하고 있습니다. 최근에는 머신러닝 기반의 최적 설계, 다목적 최적화(NSGA-II 등), 파레토 프론트 분석을 통해 고주파 변압기 및 자기부품의 설계 효율을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 전기차, 철도차량, 신재생에너지, 산업용 전력변환기 등 다양한 분야에서 요구되는 고성능, 고신뢰성 전력전자 시스템 구현에 필수적인 기반 기술로 자리매김하고 있습니다.

대용량 멀티레벨 무선전력전송 시스템은 철도차량, 트램, 전기차 등 대규모 이동체에 안정적이고 효율적으로 전력을 공급하기 위한 핵심 기술입니다. 본 연구실은 멀티레벨 컨버터, 트랜스포머리스(Transformerless) 구조, 여자코일 기반의 무선전력전송 시스템을 개발하여, 기존의 대형 변압기와 비교해 경량화, 효율 향상, 유지보수 용이성 등 다양한 이점을 실현하고 있습니다. 특히, 멀티레벨 무선전력전송 시스템은 각 단계별로 파라미터 오차, 전압 및 전력 밸런스 문제, 고전압 절연 및 냉각, EMI(전자파 간섭) 등 다양한 기술적 도전과제를 내포하고 있습니다. 본 연구실은 이러한 문제를 해결하기 위해 온라인 파라미터 추정, 가상 라인 샤프트(Virtual Line Shaft) 제어, 센서리스 제어 등 첨단 제어기술을 적용하고, 실시간 시뮬레이션 및 실험을 통해 시스템의 신뢰성과 안전성을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 철도차량, 트램, 대용량 수소연료전지 시스템 등 다양한 산업 현장에 적용되고 있으며, 관련 특허와 논문, 산학협력 프로젝트를 통해 국내외에서 높은 평가를 받고 있습니다. 미래 친환경 교통 인프라와 스마트 시티 구현을 위한 핵심 기반기술로서, 본 연구실의 대용량 멀티레벨 무선전력전송 연구는 지속적으로 발전하고 있습니다.