# 1.2 연구 목적 / 1.3 논문 구성

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## 1.2 논문 서술 초안

앞서 기술한 바와 같이 전기추진 선박용 DC 배전 시스템에서는 배터리와 같은 직류 에너지저장장치와 추진 모터 구동 인버터 사이의 양방향 전력 변환이 요구되며, 이를 효율적으로 수행하기 위한 고성능 전력변환 시스템의 필요성이 높아지고 있다. 특히 3레벨 컨버터 토폴로지는 소자의 전압 스트레스 저감과 출력 파형 품질 향상 측면에서 선박 환경에 적합한 구조로 평가되고 있으나, 단일 컨버터 단위의 연구에 비해 DC-DC 및 DC-AC 컨버터를 연동한 통합 시스템 수준의 실험적 검증 사례는 상대적으로 부족한 실정이다.

이에 본 연구에서는 전기추진 선박의 DC 배전 시스템을 모사한 실험 플랫폼을 구축하고, 양방향 3레벨 DC-DC 컨버터와 3레벨 DC-AC 인버터를 DC 링크를 통해 연동한 시스템의 동작 특성을 실험적으로 검증하는 것을 목적으로 한다. 구체적인 연구 목적은 다음과 같다.

첫째, 500VDC 전원·부하 시뮬레이터와 380VAC 전원·부하 시뮬레이터를 양 단에 배치하고, 640VDC의 공유 DC 링크를 중심으로 양방향 3레벨 DC-DC 컨버터 및 DC-AC 인버터를 연동한 실험 시스템을 구성한다. 둘째, 발전기-배터리 충전, 배터리-추진모터 구동 등 선박 운전 시나리오에 대응하는 네 가지 운전 모드를 정의하고 각 모드에서의 정상상태 동작을 검증한다. 셋째, 각 컨버터의 개별 효율 및 시스템 전체 효율을 측정하고, 3레벨 동작 확인 파형과 AC 출력 전압·전류의 THD를 분석하여 한국선급 강선규칙의 고조파 왜곡 기준 충족 여부를 확인한다.

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## 1.3 논문 서술 초안

본 논문의 구성은 다음과 같다.

제1장에서는 연구의 배경으로서 IMO의 해운 탈탄소화 규제 동향과 국내 친환경선박 정책 현황을 기술하고, 선박 DC 배전 시스템의 필요성을 설명하며, 연구 목적과 논문의 전체 구성을 제시한다.

제2장에서는 전기추진 선박의 전력 시스템 구조를 개괄하고, 기존 AC 배전 방식과 DC 배전 방식을 비교하여 DC 배전의 구조적 장점을 분석한다. 또한 DC 배전 시스템을 구성하는 주요 요소와 양방향 전력 흐름의 필요성을 기술한다.

제3장에서는 본 시스템에 적용된 3레벨 컨버터 토폴로지를 분석한다. 3레벨 컨버터의 일반적 특징 및 2레벨 대비 장점을 서술하고, NPC형 3레벨 DC-DC Buck-Boost 컨버터와 T-type 3레벨 DC-AC 인버터 각각의 회로 구성, 동작 원리, 주요 설계 파라미터를 기술한다.

제4장에서는 각 컨버터의 제어 전략을 설명한다. DC-DC 컨버터 및 DC-AC 인버터의 전압·전류 제어 구조와 양방향 운전 모드 전환 방식을 기술하며, 연동 운전 시 DC 링크 전압 관리 방법을 설명한다.

제5장에서는 실험 환경 구축 내용을 기술한다. 전체 시스템 블록도와 하드웨어 사양을 제시하고, 측정 장비 구성 및 채널 배분, 운전 모드별 실험 조건을 설명한다.

제6장에서는 실험 결과를 제시하고 분석한다. DC-DC 컨버터 및 DC-AC 인버터의 단독 운전 결과와 연동 운전 결과를 각각 기술하며, 정상상태 파형, 3레벨 동작 확인, 효율, THD 측정값을 포함한 종합 고찰을 수행한다.

제7장에서는 연구 결과를 요약하고, 본 연구의 의의와 향후 연구 과제를 제시한다.

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## 미결 항목

없음 — 확정 완료