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docs: update Thesis/Master_Thesis_V2/New_Introduction

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2026-05-08 10:31:49 +00:00
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Thesis/Master_Thesis_V2/New_Introduction.md
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title: New Introduction 260508 title: New Introduction 260508
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한편 전기추진선박의 보급 확대와 함께, 항만 정박 중 육상 전원(Shore Power)을 활용한 에너지저장장치(ESS) 충전의 중요성이 증대되고 있다. 그러나 전 세계 소규모 항만의 육상 계통은 전압·주파수 불일치, 전압 강하(Voltage Sag), 전압 고조파(V-THD) 등 전력 품질이 열악한 경우가 많아, 이러한 외란 환경에서도 안정적인 충전 성능과 전류 품질을 보장하는 제어 전략이 필수적인 기술적 과제로 남아 있다. 한편 전기추진선박의 보급 확대와 함께, 항만 정박 중 육상 전원(Shore Power)을 활용한 에너지저장장치(ESS) 충전의 중요성이 증대되고 있다. 그러나 전 세계 소규모 항만의 육상 계통은 전압·주파수 불일치, 전압 강하(Voltage Sag), 전압 고조파(V-THD) 등 전력 품질이 열악한 경우가 많아, 이러한 외란 환경에서도 안정적인 충전 성능과 전류 품질을 보장하는 제어 전략이 필수적인 기술적 과제로 남아 있다.
이러한 요구사항을 만족하면서도 시스템을 간소화하기 위해, 본 연구는 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터 두 모듈만으로 구성된 전력변환 시스템을 제안한다. 이 구조에서 DC-AC 인버터는 운항 중 추진전동기 구동 및 선내전원 공급과 정박 중 Shore Power를 통한 ESS 충전을 겸용하며, DC-DC 컨버터는 DC 버스 전압을 기반으로 운전 모드에 따라 배터리의 충방전을 자율적으로 관리한다. 별도의 충전기 없이 인버터가 충전 역할을 겸함으로써 전력 시스템의 구성 요소를 최소화할 수 있으며, 이는 시스템 간소화뿐 아니라 선박 설계에서 중요한 요소인 중량 및 설치 공간 절감에도 기여한다. 단일 추진 유닛 내 구성을 최소화하여 신뢰성을 높이고, 이를 병렬 확장함으로써 SOLAS가 요구하는 법적 이중화 요건을 충족하는 구조이다. 그러나 단일 장치가 다양한 운전 모드를 처리해야 함에 따라 시스템 복잡도가 증가하고 있으며, 이는 통합 시스템 단위 형식승인의 기술적·비용적 진입장벽으로 작용하여 구성 요소의 변경이나 확장 시 제어 로직의 전면 재설계 및 재검증이 강제되는 비유연성(Inflexibility)의 한계로 이어진다. 이에 본 연구는 DC 버스 전압을 모듈 간 유일한 인터페이스로 활용하는 모듈식 설계를 통해, 각 장치의 독립적 동작과 형식승인을 가능하게 하는 전력변환 시스템을 제안한다. 이러한 요구사항을 만족하면서도 시스템을 간소화하기 위해, 본 연구는 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터 두 모듈만으로 구성된 전력변환 시스템을 제안한다. 이 구조에서 DC-AC 인버터는 운항 중 추진전동기 구동 및 선내전원 공급과 정박 중 Shore Power를 통한 ESS 충전을 겸용하며, DC-DC 컨버터는 DC 버스 전압을 기반으로 운전 모드에 따라 배터리의 충방전을 자율적으로 관리한다. 단일 추진 유닛 내 구성을 최소화하여 신뢰성을 높이고, 이를 병렬 확장함으로써 SOLAS가 요구하는 법적 이중화 요건을 충족하는 구조이다. 그러나 이중화 구성은 동일 장치의 병렬 설치로 인해 시스템 부피와 중량이 증가하는 단점을 수반한다. 이에 본 연구에서는 인버터가 충전기 역할을 겸용함으로써 별도 충전기를 제거하여, 이중화로 인한 부피·중량 증가를 부분적으로 상쇄하는 구조를 제안한다. 이는 선박 설계에서 중요한 요소인 중량 및 설치 공간 절감에도 기여한다. 그러나 단일 장치가 다양한 운전 모드를 처리해야 함에 따라 시스템 복잡도가 증가하고 있으며, 이는 통합 시스템 단위 형식승인의 기술적·비용적 진입장벽으로 작용하여 구성 요소의 변경이나 확장 시 제어 로직의 전면 재설계 및 재검증이 강제되는 비유연성(Inflexibility)의 한계로 이어진다. 이에 본 연구는 DC 버스 전압을 모듈 간 유일한 인터페이스로 활용하는 모듈식 설계를 통해, 각 장치의 독립적 동작과 형식승인을 가능하게 하는 전력변환 시스템을 제안한다.
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