우리 전기공학전공 재학생 중 권태혁, 박시온, 함소현 학생이 지난 2023년 7월 13일 용평리조트에서 진행된 2023년 제14회 스마트에너지경진대회에서 상호작용하는 무선전력 기차(Interactive Wireless Power Train) 작품으로 장려상을 수상하였습니다.

수상한 학생들에게 많은 축하 바랍니다.

1. 작품소개

인버터의 Arduino Due를 통해 기차가 이동하는 레일에 각각 서로 다른 PWM 주파수를 인가합니다. 이때 기차는 색깔 센서를 통해 위치를 파악, 그 위치에 해당하는 레일에만 전류를 인가하고 자기공명 방식을 통해 무선 전력 송ㆍ수신을 하게 됩니다. 기차 2대는 역에서 정지 후 출발이 가능하며 초음파센서를 통해 기차가 가까워져 발생하는 추돌 사고를 방지합니다. 서로의 위치를 알고 기차 한 대의 탈선 문제 발생 시 문제가 발생하지 않은 나머지 기차는 즉시 정지 후 레일 변경구간까지 전진 또는 후진을 통해 사고를 방지합니다.

상호작용하는 무선 전력 기차는 자기공명 방식을 통하여 낮은 에너지 손실로 무선으로 전력을 공급받습니다. 더불어 색깔 센서를 통해 기차의 위치를 알게 되고 릴레이를 이용하여 기차의 위치에 해당하는 레일에 전력을 공급하여 전력손실을 줄여 더 높은 효율의 전력 송ㆍ수신이 가능합니다. 이때 무선 전력 송ㆍ수신은 MCU(Arduino Due)에서 PWM 신호를 풀 브릿지 인버터를 제어하여 송신부를 통해 수신부로 전력을 공급해줍니다. 무선으로 전력을 공급받은 기차는 속도를 자동으로 제어하여 높은 속도에 의해 발생하는 탈선을 방지할 수 있습니다. 만약 탈선이 발생하더라도 피해를 최소화하고 2차 사고를 방지하기 위해 즉시 모터를 정지하며 다른 무선 전력 기차에 위치 정보를 전달하여 즉시 정지 후 레일변경구간까지 전진 혹은 후진하여 기차가 지연되는 현상을 줄입니다.

기차는 항상 위치의 정보를 서로 알게 되며 위치 정보에 따라 기차가 서서히 가까워질수록 서행을 하고 계속해서 거리가 가까워지게 된다면 모터 구동을 정지하게 됩니다. 또한 초음파센서를 통해 기차 레일에 예기치 못한 장애물을 인식하면 모터 구동을 즉시 정지하여 추돌 사고를 방지합니다.

2. 작품설계

3. 작품사진

4. 수상사진