최현규 부교수

단일 DC 링크 전류 센서를 사용하는 인버터 시스템에서는 전류 재구성 과정에서 오차가 발생하고, 스위칭 데드 존으로 인한 전류 왜곡이 나타나며, 초저인덕턴스 모터를 저속으로 구동할 때는 전류 리플이 두드러지게 증가하는 문제가 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 별도의 하드웨어 보상 회로 없이 소프트웨어적으로 데드 존 영향을 제거하는 모델-프리 데드 존 제거 기술을 개발했습니다. 이와 함께 캐리어 위상을 반전시키는 스위칭 기법을 적용해 평균 전류를 정확히 복원하는 방법을 구현했으며, 결합 인덕터 필터를 설계해 저속 구간에서의 전류 리플을 저감했습니다. 해당 기술은 전기차 구동 인버터와 산업용 모터 드라이브, 저가형 인버터 시스템에 적용 가능하도록 설계했습니다. 모델-프리 데드 존 제거 기술을 저속 구동 조건에서 실험적으로 검증했으며, 이 성과를 바탕으로 IP 스타과학자 사업에 참여했습니다. 현재 기술성숙도는 TRL 3-4 수준으로, 시스템 레벨 검증 및 실증을 위한 후속 연구가 진행되고 있습니다.

고가의 위치 센서 없이 전동기를 구동해야 하는 산업적 요구와 함께, 모터 및 레졸버의 고장을 사전에 진단해야 할 필요성이 커지고 있습니다. 이를 위해 고주파 전압을 주입하고 이중 대역 통과 필터를 적용해 회전자 속도를 추정하는 센서리스 구동 기법을 개발했으며, 레졸버 신호를 FFT로 분석해 고장을 진단하는 알고리즘을 구현했습니다. 또한 DC-Link에 설치된 단일 전류 센서만으로 센서리스 구동이 가능한 방식을 적용했습니다. 이 기술은 철도차량 출입문 구동 시스템, 차량 구동용 모터-인버터 시스템, 레졸버/RDC 통합 부품에 활용됩니다. 동보(주)와 레졸버 및 RDC 통합 부품 개발을 위한 공동연구를 진행하고 있습니다. 브러시 직류 전동기 기준 정격 속도의 6% 수준까지 저속 추정 범위를 확장했으며, 관련 특허 기술은 기술이전이 가능한 수준으로 평가받았습니다. 열차 도어 구동 시스템에 적용해 실험적 검증을 완료했으며, 현재 기술성숙도는 TRL 6-7 수준입니다.

개방형 권선 전동기는 구조적으로 영전류(zero-sequence current)가 발생하는 고질적인 문제를 안고 있습니다. 이를 해결하기 위해 Floating Bridge 회로를 이용해 영전류를 억제하고, 직류단 전압 제한을 위한 오프셋 전압을 생성하는 기법을 개발했습니다. 아울러 듀얼 인버터 구조에서 PWM 가변 캐리어를 생성하는 방법을 적용해 스위칭 손실과 전류 왜곡을 저감했습니다. 이 기술은 전기차 구동 모터와 차세대 고성능 전기차 구동 시스템에 적용 가능하도록 설계했습니다. 영전류를 상쇄함으로써 시스템 출력 토크를 15% 이상 향상시켰으며, 관련 기술로 특허를 출원했습니다(10-2026-0131407). 현재 기술성숙도는 TRL 3-5 수준으로, 실차 적용을 위한 추가 검증이 필요한 단계입니다.