전기화학적 전력 기기의 모델링을 위한 저가의 임피던스 분광 시스템의 개발

초록

본 논문에서는 연료전지나 배터리 및 슈퍼커패시터 등의 전기화학적 전력기기의 임피던스 모델링에 적합한 저가의 임피던스 분광 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안된 시스템은 간단한 센서회로 및 상용 DAQ(Data Acquisition) Board와 강력한 HMI(Human-Machine Interface)를 지원하는 그래픽 언어인 LabVIEW 소프트웨어를 이용하여 구성되었고 고가의 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) 장비를 대체하여 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 제안된 시스템에서는 Lock-in Amplifier를 이용함으로써 노이즈(Noise)가 많은 환경에서도 측정 주파수 성분의 정확한 측정이 가능하게 하였다. 제안된 시스템을 이용하여 Ballard Nexa 1.2kW PEM 연료전지 스택의 주파수별 임피던스를 측정하였고, 이를 바탕으로 한 등가 임피던스 모델도 제안된다. 제시된 모델과 개발된 장비의 유용함은 리플전류에 의한 연료전지 스택의 교류 손실 측정을 통해 증명된다.

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