인공신경회로망 Artifical Neural Networks전기공학전공 4학년 3조 방호석 (20025128) 정동욱 (20035359)목 차신경회로망의 이해 신경회로망의 특성 학습 학습규칙 신경회로망 구조 및 종류 신경회로망의 응용1. 신경회로망의 이해신경망의 정의 - 신경회로망의 기본이론은 사람의 신경계로부터 유래 한 것 - 컴퓨터를 생각하는 기계로 만들 수 있다 는 점을 착안 신경망의 배경 - 신경망은 인간의 뇌구조를 이용 하여 모델링 된 알고 리즘. 신경망의 최소단위가 되는 PE(Processing Element)는 인간의 뇌를 포함한 신경들을 구성하는 최소단위인 뉴론(Neuron) 을 모델링 한 것1. 신경회로망의 이해수상돌기= 자극의 입력 축색돌기= 자극의 전달 축색돌기 끝 신경 말단에서= 자극의 출력 또한, 뉴런과 뉴런간의 연결 접속부인 시냅스신경망의 구조 - [뉴런의 구조]1. 신경회로망의 이해X = 입력 W = 가중치 Net = 각각의 입력과 가중치 를 곱하여 더한 값 = 뉴런의 자체 임계값 f = 전달함수 또는 활성화 함수 f(net- ) = 출력신경망의 구조 - [PE 의 구조]1. 신경회로망의 이해신경망의 구조1. 신경회로망의 이해f (전달함수 혹은 활성화 함수) ① 역치 함수(양극이진 함수) Out=1 , net ≧ 역치 Out=0 , net 역치 ② 선형 함수 Out= a net + b a, b 상수 ③ 시그모이드 함수 Out= 는 2.7182…의 값을 갖는 상수1. 신경회로망의 이해f (전달함수 혹은 활성화 함수) ex) 입력 x=[1 2 3], 가중치 w=[1 0.3 0.5] 임계값 = 3 , 역치 함수인 경우 활성화 여부는? = net = 1*1 + 2*0.3 + 3*0.5 = 3.1 f(net- ) = (3.1-3) = 0.1 net 값이 임계값 보다 크므로 출력은 1을 나타내며 뉴런은 활성화가 된다.2. 신경회로망의 특성신경망은 프로그램이 필요하지 않다 - 예제를 통하여 학습, 예를 계속적으로 제시함으로써 원하는 형태의 사상을 만듦 신경망은 병렬분산처리 된다 일반화, 연상기억, 결함허용성 등이 있다3. 학습정의 - 경험에 의해 지식이 형성되고 그에 따른 행동의 변화를 가져오는 것을 의미. - 주어진 입력에 대해 원하는 출력이 나오도록 연결선의 가중치를 조절하는 것.3. 학습종류 자율학습(비 감독학습) - 입력에 대한 출력의 응답관찰에 기초하여 학습이 진행 - 외부의 교육이나 옳고 그름에 대한 지도 없이 가중치가 적당한 적응에 의하여 수정 - 명확한 출력을 필요로 하는 제어분야에서 사용하기는 어려움 지도학습(감독학습) - 출력이 원하는 응답과 비교되어 오차를 발생 - 가중치는 출력과 원하는 입력이 같아지도록 수정을 반복 - 인공신경회로망에서는 자동적으로 제어기가 설계되는 효과를 가짐4. 학습규칙Hebbian Learning Rule - 자율학습을 규칙화 한 것, 기존의 무게 치에 무게의 변화 분을 계산하여 더함 ex) 개에게 음식을 주면 침을 흘린다는 가정 하에 개에게 음식을 줄때마다 종소리 듣게 하고 이후에는 음식을 주지 않고 종소리만 듣게 해도 침을 흘리게 된다. 오류역전파 학습규칙 - 패턴을 분류하기 위해 사용 - 시스템이 안정 상태(오류 기준치)에 도달할 때까지 반복 실행된다. Delta Learning Rule - 지도학습과 연속함수를 사용하여 원하는 출력을 얻음5. 신경회로망 구조의 종류단층 신경 회로망 - 단층의 신경망을 위한 지도학습 알고리즘 - 알고리즘 : 전체 출력 뉴런들에 대 하여 계산된 출력 값과 목표 값과의 차이를 최소화시킴 - 만일 계산된 출력 값과 목표 값 간에 차이가 없으면 연결 가중치 는 변경되지 않으며, 차이가 있 으면 이를 줄이는 방향으로 가중 치 변경5. 신경회로망 구조의 종류다층 신경회로망 - 입력층과 출력층 사이에 하나 이상의 은닉층을 가지는 전 방향 신경회로망 - 단층 신경망의 문제점을 해결 - 효과적인 학습 알고리즘이 없어서 60-70년대 사용되지 않음 - 알고리즘 : 비용함수 E의 값을 경사하강추적 법에 의해 최소화 하는 방향으로 학습6. 신경회로망의 응용금 융 : 신용 위험 평가, 위조품 식별, 손으로 쓴 서식 해석, 투자 평점 및 유가증권 소유 분석 제 조 : 로봇과 제어 체계 자동화, 생산 공정 통제, 품질검사 사 업 : 지질층 내의 원유 매장 확률 평가, 기업의 특정 직위를 위한 후보 식별, 기업 자료기반 발굴, 여객기 좌석과 요 금계획 최적화, 손으로 쓴 글자 인식 생물학적 : 두뇌 및 다른 계통에 관한 이해, 망막 달팽이관 모형화 환 경 : 경향과 형태 분석, 일기예보달팽이 신경세포 이용 '뉴런 반도체' 개발 성공독일 막스플랑크 생화학연구소 연구진은 달팽이의 신경세포와 반도체를 연결해 `뉴런 반도체'를 만드는 데 성공했다고 영국 피에이통신 이 28일 보도했다. 이 반도체는 반도체에서 달팽이 신경세포로 전달된 전기신호가 신경세포 자극 전달부 인 시냅시스를 따라 다시 옆에 있는 뉴런으로 전달되며, 다시 반도체로 되돌아옴으로 써 전통적인 반도체와 같은 회로를 이루게 된다고 통신은 설명했다. 이 통신은 뉴런반도체의 개발은 컴퓨터와 살아 있는 두뇌의 결합을 앞당기는 계기가 될 것이라고 설명했다. 지난해 미 조지아 공대의 빌 디토 교수는 거머리의 뉴런을 이용 해 `생물컴퓨 터'를 만들었다고 발표한 바 있으며, 지난 4월 러시아 국제정보과학원의 비탈 리 발체프 박사가 이끄는 연구팀은 인간의 뇌 신경세포의 전달체계를 모델로 한 `신경컴퓨터'를 만들었다고 발표했다. 【런던=연합】 2001.10.29(월) 21:30 한겨레 신문참고 자료김대수, 신경망 이론과 응용 도용태 외 3인, 인공지능 개념 및 응용, 사이텍미디어, 2001년 이상용, 인공지능, 상조사, 1998년 이진섭 외 1인, 인공지능, 동일출판사,2003년 http://www.ewh.ieee.org/tc/nnc/ (IEEE 신경망연구센터 홈페이지){nameOfApplication=Show}
★풍력발전의 원리, 특징 및 국내외 현황 및 전망★20025128 방 호 석목 차1.풍력발전의 원리 2.풍력발전의 구조 3.풍력발전의 장.단점 4.풍력발전 시스템의 분류 5.풍력발전의 국내외 현황 및 계획1.풍력발전의 원리-공기의 유동이 가진 운동에너지의 공기역학적 특성을 이용하여 회전 자(Rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지 로 전기를 얻는 기술. -바람에너지 ⇨ 전기에너지 이론상 최대효율59.3% 실제로는 20%~ 40%2.풍력발전기의 구조-회전자(rotor) : 날개(Blade)와 허브(Hub)로 구성, 바람이 가진 에너 지를 회전력으로 변환 시켜주는 장치 -나셀(Nacelle) : 풍력발전기의 심장부, 로터에서 얻어진 회전력을 전기로 변환하는 모든 장치 -증속장치(gearbox) : 회전을 증속하여 발전기를 구동 -제어장치 : 발전기 및 각종 안전장치를 제어 , 유압 브레이크, 전력 제어장치 -타워 : 풍력발전기를 지탱해 주는 구조물, 타워10m당 약 15000$의 비용 소비, 타워의 높이 = 블레이드의 지름*나셀의 외부우리나라에서 최초로 선보인 나셀의 외부 모습3.풍력발전의 장.단점1)장점 -지구온난화 방지를 위한 국제적 환경보호규제에 대한 가 장 적극적인 대처방안 -풍력자원(바람)이 풍부하고 재생 가능한 에너지원 -공해의 배출이 없어서 청정성, 환경친화성을 가짐 -외국인 경우 비용면에 있어서 발전단가가 4 ~ 5센트/kWh 로 원자력발전의 발전단가와 같은 수준임 - 원자력발전과 비교시 폐기물 비용을 감안하면 보다 경 제적이고 환경 친화적임2)단점 -에너지의 밀도가 낮아 바람이 불지 않을 경우 발전이 불가하므로 특정 지역에 한정되어 설치 가능 - 우리나라의 경우는 삼면이 바다라서 풍력에 유리함 -바람이 불 때만 발전이 가능하므로 저장장치의 설치가 필요 - 현재 기존의 발전 시설이나 태양광 발전과 병행하면 문제해결 가능 -초기 투자비용이 아주 큼 -소음의 발생 문제 - 최근 풍력발전기의 대형화로 소음문제를 많이 해결함① 시하기 편리함 ② 풍속 변동에 의 한 피로하중/ 소 음 적음날개의 회전축의 방향이 지면에 대 해 수평으로 설치되어 있는 발전기수평축 풍력시스템 (HAWT): 프로펠라형단점장점설명사진종류4.풍력발전 시스템의 분류1)구조상 분류 (회전축 방향)*수직형 ( 트위스트 사보니우스형)태양광발전과 복합 시스템2)운전방식의 분류 ① 정속운전 ( 회전자 →기아종속장치 →유도발전기(정전압/정주파수) →한전계통)① 증속기어의 기계적 마모 나 이에 따른 유지관리상 의 문제 ② 기계적 소음발생의 원인이 며, 고장발생의 주요원인 ③ 통상 전체시스템의 운전 수명인 20년 보다 짧은 8∼10년이내의 운전수명 을 지님으로서 유지관리 비용의 상승 ④ 저출력시 추가적인 보상회 로에 의한 역률개선이 필 요함① 저렴한 제작비용 고신뢰도의 동력전달 계 구성 ② 장기간의 기술적 경 험을 바탕으로 신뢰 도가 매우 높음 ③ 계통연계가 간편하고 용이한 기술적 특성 을 지님 ④ 유지보수가 용이하 며 부품의 교체로서 쉽게 성능유지가 가능유도형 발전기 기의 높은 정격 회전수에 맞추 기 위해 회전자의 회전속도 를 증속하는 기어 장치가 장착되어 있는 형태임정속운전 (fixed roter speed type) : 통상 Geared형단점장점설명사진종류② 가변속운전 (회전자 →동기발전기(가변전압/가변주파수) →인버터 →한전계통)① 크고 무겁고 제작비용 이 많이 드는 다극형 발전기가 필요 ② 다극형 동기발전기 공 극이 외부에 노출되어 염해나 먼지등의 부유 물에 영향을 받을 수 있으며, 전기적 절연 성에 있어서의 안전성 확보가 필요 ③ 장기적 입장에서 인버 터등 전력기기의 신뢰 도에 대한 검증이 안 됨 ④ 인버터등 전력기기의 계통연계로 고주파등 을 발생할 가능성이 있음.① 증속 기어장치등 많은 기계부품 제거가능 ② 나셀(nacelle) 구조가 매우 간단 단순해져 유 지보수상의 간편성 증 대 ③증속기어의 제거로 기계 적 소음의 획기적 저감 ④ 역률제어가 가능하여 출 력에 무관하게 고역률 실현가능대부분 가변속 운전동 기형(또는 에 작용하 지 못하도록 날개의 공기역 학적 형상에 의한 제어Stall controll-장기간 운전시 기계적 링크부분 손상 - 전기식 사용. -빠른 풍속변화시 순간적 피크발생으로 시스템손 상우려 - 섬세한 제어 요구.경사각 조절로 출력을 능 동적으로 제어-정격풍속 이상에서 정격 출력을 일정하게 유지 하기 위해 회전자 날개의 경사각을 조절하는 방식 -경사도 조절장치 - 유압식 , 전기식Pitch (날개각) controll단점장점설명종류4)전력사용방식- 오지에서 사용 - 별도의 전기 저장 장치 (배터리시스템필요)독립전원- 남는 전력은 한전에 판매 -한전 계통라인에 연계 운용계통연계특징종류5.풍력발전의 국내외 현황 1)국내외 기술영역 비교ㆍ해양환경에서의 풍력발전기 신뢰 성이 가장 큰 문 제. 방식, 유지보 수 배려, 안전장 치로 가격상승.ㆍ3MW급 풍력발 전기 개발 착수. 해상 구조물 기술 이 세계 선도적이 나 해상풍력 경험 이 없음.ㆍ최대 3MW급이 상용화 되어 있으 며 현재 3MW이상 6MW급이 시험 중. 부유식 수중기초 연구2.해상풍력 발전 시스템①국내 종합설계 기술 이 아직 미진 ②핵심 부품 설계 및 제 작기술에 한계.ㆍ750kW,1500kW 풍력발전기 개 발 완료. 2MW급 개발 완료 실증 중.ㆍ1~2MW 주종이 며 현재 공급부족 상황, 풍화1급지 는 포화, 풍황2급 지 이하용 풍력발 전기를 개발 중.1.육상풍력 발전 시스템주요 한계요인국내 현황선도국 현황기술영역ㆍ풍력발전기를 설계하 고 시험해 본 경험 및 지 식축적이 부족.ㆍ설계 기법을 해외에서 도입하였으나 자체 설계 기준 확립은 미진.ㆍ이미 표준화되어 있음. 업체마다 다른 설계기 준 보유.5.설계기준ㆍ전력수요, 풍력발전량, 디젤발전량을 조절하는 제어 시스템이 결정적.ㆍ10kW 소형풍력-디젤 복합발전 연구 중.ㆍ디젤 발전기와의 복합 발전 시 풍력으로 70% 까지 사용가능. 제어기 가 핵심적 역할4.복합발전 시스템ㆍ대형풍력발전기에 비 해 경제성이 낮음. 도시용은 안전, 소음 문 제가 한계.ㆍ1~3kW급 풍력발강한 풍계 형성 = 국내 해상풍력 자원은 서북부 유럽과 대등한반도 풍향 지도750kW750kW × 1기 (한국화이바)경남(Kyeongbuk) -밀양660kW660kW × 1기 (vestas)경북(Kyeongbuk) -포항600kW600kW × 1기 (vestas)경북(Kyeongbuk) -울릉도39600kW1650kW × 24기(NEG-Micon)경북(Kyeongbuk) -영덕7900kW750kW × 6기(NEG-Micon) 850kW × 4기(NEG-Micon)전북(Juonbuk) -새만금100kW100kW × 1기 (vestas)제주(Jeju) -월령1500kW1500kW × 1기제주(Jeju) -월정6000kW1500kW × 4기 (NEG-Micon)제주(Jeju) -한경9795kW600kW × 2기 (vestas V42) 660kW × 7기 (vestas V47) 225kW × 1기 (vestas V27) 750kW × 5기 (NEG-Micon)제주(Jeju) -행원총 시설 용량규모별 보급현황지역별179,695kW122기합계100kW서울(Seoul) -난지도3000kW1.5kW × 2기강원(Kangwon) -양양6800kW850kW × 8기강원(Kangwon) -태백102890kW2MW × 49기강원(Kangwon) -대관령총 시설용량규모별 보급현황지역별07' 9월 지역별 풍력발전 설치 현황*국내 풍력 에너지 잠재량은 1,069TWh/year , 가용 풍력자원은 937TWh/year 2007년 9월 말 국내에 보급된 풍력발전 시스템은 총 122기, 약 180MW 용량 -영덕, 대관령, 행원 의 세 개의 풍력발전단지가 국내 풍력에너지 보급량의 86%를 담당 -국내풍력발전 단지 사업은 아직 초기 시장 진입 단계 -대부분 풍력 설비는 Vestas(덴마크)와 같은 해외 업체로부터 수입 -기술격차를 극복하기 위해 2001년부터 노력한 결과, 현재 750kW급과 1.5MW급 의 풍력발전기가 국제인증을 획득, 100kW급, 2MW급 풍력발전기 개발이 완료되어 실증 외 풍력시장의 대표적인 국가인 독일, 스페인, 미국, 인도, 덴마크 등이 시장을 구도 하 고 있고, 후발국으로 러시아, 남아공, 브라질, 멕시코 등이 시장 진입을 앞두고 있음①독일 -리 파워링, 해상 풍력단지 조성, 해상 풍력사업 수주 등이 현재 주요기술 테마 -2007년- 풍력발전 단지에 1000MW 전력생산이 가능한 208개 풍력발전기 설치 시작. -2030년까지의 계획- 북해와 발트해에 20000MW~25000MW 용량의 해상 풍력발전기 설치 , 완성 후 연간 700억~870억kWh의 전력 공급이 가능 할 것 이며, 이는 총 전력공급량의 15%를 차지하는 것임. ②덴마크 -풍력발전 3,137MW -총 전력수요의 17% 차지. -2025년까지 풍력발전의 비중 30% 목표 (화석연료사용 15%감축, 이를 위 해, 육상풍력발전기의 리파워링, 해상풍력단지 건설을 위한 계획) -2030년까지 이산화탄소 방출량 50%저감 목표, 4000MW 이상의 해상 풍력단 지 조성 예정.③중국 -2006년 발전량은 2,588MW이며 세계6위. -중국의 풍력발전소에서 건설한 발전기는 수입제가 많아 발전단가 높 음. (자국 내 개발 : 18% , 국외 수입 설비 : 81% ) -6개 제조회사 연구개발 및 해외 기술이전을 통해 300kW ,600kW ,660kW ,750kW급 풍력발전기를 생산 하고 있음.*국외 풍력발전기 사진영국 풍력발전기해양 풍력발전기결 론 1 풍력발전은 고갈되는 에너지를 대체할 수 있는 발전 이다. 2 풍력발전은 무공해 에너지원 이며, 무한한 에너지원 이다. 3 우리나라처럼 좁은 땅에서 크게 발전 할 수 있다. 4 세계적으로도 풍력발전을 선호 하고 있다. 5 풍력발전에 대한 국가의 지원정책이 증가 하고 있다. 6 발전단지 주변 주민들의 반대가 빈번 하다. 7 좀더 나은 기술을 발전시켜야 될 것이다.★관련Site 및 참고문헌★ Ref1 에너지관리공단 신.재생에너지 센터 / 신·재생에너지 RD D 전략 2030-풍력 / ㈜북스힐 / 2008년 Ref2 고경남외1명 }
[인공신경회로망]1.신경회로망의 이해1)신경망의 정의-신경회로망의 기본이론은 사람의 신경계로부터 유래한 것(인간의 두뇌처럼 사고하고 연산하는 것을 의미)-컴퓨터를 생각하는 기계로 만들 수 있다는 점은 착안(컴퓨터가 인간이 정해준 것만 단순하게 하는 것이 아니라 스스로 결정할 수 있도록하는 과정을 말함)2)신경망의 배경-신경망은 인간의 뇌구조를 이용하여 모델링 된 알고리즘으로써신경망의 최소단위가 되는 PE(Processing Element)는 인간의 뇌를 포함한 신경들을구성하는 최소단위인 뉴론(Neuron)을 모델링 한 것3)신경망의 구조-뉴런의 구조수상돌기=>자극의 입력축색돌기=>자극의 전달축색돌기 끝 신경말단에서=>자극의 출력또한, 뉴런과 뉴런간의 연결 접속부인 시냅스(뉴런간의 연결강도를 나타냄. 이 연결강도는 뉴런간의 흥분 또는 억제 정도를 나타내며이것에 의해 지식을 표현하고 학습이 이루어짐)-PE의 구조X => 입력W => 가중치(가중치 또는 무게 치라 불리며 예를 들어 K양과 L양이 동시에 지나갈 때 K양 쪽으 로 머리가 돌아간다면 당신의 뇌는 K양쪽에 가중치가 높다(관심이 많다)라고 말할 수 있는 것)net => 각각의 입력과 가중치를 곱하여 더한 값=> 뉴런의 자체 임계값(net값이 임계값보다 작을 때에는 뉴런은 활성화되지 않도록 하는 역할)f => 전달함수 또는 활성화 함수f(net- )=> 출력-신경망의 구조(이와 같이 신경망은 사람의 뉴런이 작동하는 모습을 논리적으로 구현한 것으로 각각의 논리단자를 병렬처리 하여 정보를 전달하는 체계이다)cf) *전달함수 혹은 활성화 함수 f①역치 함수(양극이진 함수)Out=1 , net?역치Out=0 , net예제를 통하여 학습 , 예를 계속적으로 제시함으로써 원하는 형태의 사상을 만듦(예제를 통해 학습을 하는 신경망은 프로그램이 필요 없는 컴퓨터 시스템을 만들 수있는 잠재력, 이 점이 바로 프로그램에 의해서만 작동되는 전통적인 컴퓨터와는 전혀 다른 점컴퓨터 프로그램은 프로그래머에 의해 미리 정해진 순서를 따라 수행되는데 비하여 신경망은 입력 값과 출력 값이 주어지면 원하는 결과를 낼 수 있도록 학습하는 것.)2)신경망은 병렬분산처리 된다.=>(뇌의 하드웨어를 구성하는 뉴런의 동작속도(0~1000Hz)는 느리지만 방대한 뉴런에 의 한 고도의 병렬 분산처리를 통하여 다량의 정보를 안정적이고 빠른 시간 내에 처리, 따라서 뇌를 표본으로 한 신경망의 일반적인 모델로서 나타낸 것이 각 계층 내에서 각 각의 모듈이 서로 상호 결합된 계층적인 병렬 분산 처리 시스템이 타당할 것)이 외에도 일반화(학습이 완료된 신경회로망은 학습되지 않은 입력에 대해서도 올바른 결과를 출력),연상기억(새로운 입력, 일부 유실된 정보에도 유사한 출력을 낼 수 있음),결함허용성(네트워크가 일부 파손되더라도 제대로 작동할 수 있음) 등이 있음.3.학습1)정의 : 경험에 의해 지식이 형성되고 그에 따른 행동의 변화를 가져오는 것을 의미.주어진 입력에 대해 원하는 출력이 나오도록 연결선의 가중치를 조절하는 것.2)종류①자율학습(비 감독학습)-입력에 대한 출력의 응답관찰에 기초하여 학습이 진행-외부의 교육이나 옳고 그름에 대한 지도 없이 가중치가 적당한 적응에 의하여 수정-명확한 출력을 필요로 하는 제어분야에서 사용하기는 어려움②지도학습(감독학습)-출력이 원하는 응답과 비교되어 오차를 발생-가중치는 출력과 원하는 입력이 같아지도록 수정을 반복-인공신경회로망에서는 자동적으로 제어기가 설계되는 효과를 가짐.4.학습규칙1)[Hebbian Learning Rule]-자율학습을 규칙화 한 것. 기존의 무게 치에 무게의 변화 분을 계산하여 더함.ex)개에게 음식을 주면 침을 흘린다는 가정 하에 개에게 음식을 줄때마다 종소리를듣게 하고 이후에는 음식을 주지 않고 종소리만 듣게 해도 침을 흘리게 된다.(이것은 어떤 조건적인 자극을 무조건적인 자극과 함께 반복하면 조건적인 자극이 무조건적인 반사를 유도해 내는 능력을 갖게 된다. 즉, 이들의 연결강도가 학습이 진행됨에 따라 강해진다는 것을 나타낸다)2)[오류역전파 학습규칙;Error Back Propagation Learning Rule]-패턴을 분류하기 위해 사용(학습시켜야 할 모든 패턴들에 대해서 각각에 대한 기대되는 출력과 실제로 신경망이 산출해 낸 출력사이의 차이를 최소화하는 방향으로 학습이 진행.)이것은 시스템이 안정 상태에 도달할 때까지 (즉 오류 기준치)에 도달할 때까지 반복 실행된다.3)[Delta Learning Rule]-지도학습과 연속함수를 사용하여 원하는 출력을 얻음(그 과정으로는 만일, 어떤 신경세포의 활성이 다른 신경세포가 잘못된 출력에 공헌을 하였다면, 두 신경세포 간의 연결 가중치를 그것에 비례하여 조절해 주어야 한다. 그리고 그러한 과정은 그 아래에 있는 신경세포들까지 계속된다.)
전력발생공학 발표★ 방사능은 무엇이며 그 이용 범위와 영향 ★ 교 수 님 : 두호익 교수님 발표일시 : 08' 09 . 17 이 름 : 방 호 석 학 과 : 전기공학과 학 번 : 20025128 / 3조 이 메 일 : ghtjr00@nate.com[목 차]1.방사능이란 무엇인가? 2.방사능의 이용 범위와 우리 생활에 미치는 영향1.방사능이란 무엇인가?[1] 방사능 -방사능[放射能, radioactivity] : 불안정한 원소의 원자핵이 자발적으로 붕괴하면서 그 내부로부터 방사선을 방출, 그 방사선의 세기를 방사능 이라고 정의함.①방사능을 나타내는 표준 단위 베크렐(Bq) ,퀴리(Ci) 1Ci=370억 Bq ②방사능의 역사 1896년 베크렐(Bequerel) 에 의해 발견됨. 1898년 퀴리(Curie)에 의해 '방사능'이라 불리게 되었다.[2] 방사선 -방사선[放射線, radioactive rays] : 방사성의 붕 괴에 따라 방출되는 전자기파나 입자의 흐름을 말하는 것. -종류 α선: 양(+) 전하를 띠고 있는 헬륨 원자핵의 흐름. β선:음(-)전하를 띤 전자의 흐름. г선: 전자기파의 일종.-방사능의 방출--방사선의 종류와 투과력-[α]- 알파선은 헬륨 원자핵의 흐름으로 종이 한 장으로도 막을 수 있음. [β]- 전자의 흐름으로 얇은 금속판으로 막을 수 있음. [Г]- 짧은 전자파로 두꺼운 납이나 콘크리트로 막을 수 있음.[3] 방사성 동위원소 -방사성동위원소(radioisotope, RI) : 원소의 주기율표에서 같은 자리에 있는 원소로서 방 사선을 내는 원소를 말한다. 예를 들어 U-233 , U-234 , U-235 , U-236 , U-237 , U-238 은 원자량이 각각 다르나 원자번호는 모두 9에 있는 우라늄 원소이다즉, 방사성물질 또는 방사성동위원소를 전등이라 할 경우 방사선은 빛에 해당하고 방사능은 전등의 출력(전력 또는 와트 수)에 해당된다고 할 수 있다.[4] 반감기반감기란 방사선 원소가 붕괴를 계속하여 원자 핵의 수가 처음의 반이 되는 시간을 말하는 것이 다. 이렇게 방사성 원소는 반감기가 한 번 지날 때마다 그 양이 반으로 줄어 들게 된다.-원자핵의 붕괴곡선(반감기)- 방사성 원소의 처음 원자핵의 수 를 n◦ 반감기를 T라고 하고, t 시간이 지난 후에 남아 있는 원자핵의 수 를 n이라고 하면 다음과 같은 관계가 있다.2.방사능의 이용 범위와 영향방사능은 원자력발전에서 전기에너지를 얻 을 뿐만 아니라 원자로내의 여러 가지 방사 성 동위원소는 공업, 농업, 산업분야와 의료 분야 등 광범위하게 쓰이고 있다.[1] 농업분야에서의 방사선 이용방사선이 생물의 유전자에게 변화를 주는 원리를 이용하여 여러 가지의 작물에 강력한 감마선을 조 사하여 ①품종개량 (사철 푸른 잔디의 개발, 병충해에 강한 종자의 개발 ) ②식품의 살균 및 신선도를 유지 ③발아의 방지, 부패 방지, 장기 저장 등의 효과를 보고 있다.[2] 산업분야에서의 방사선 이용①비파괴검사 X 선 또는 방사선 동위원소를 이용하여 자동차의 부품 , 항공기의 소재 , 철제의 균열 , 파이프의 용접 부 , 원자력 발전소의 부품 , 전자제품 등을 파괴하지 않는 상태로 검사할 수 있다.②추적자로 이용 내부를 알아볼 수 없는 기어 류 ,피스톤을 만들 경 우 동위원소를 포함하여 만들면 뜯어 보지 않고도 마모 상태 를 파악하여 적기에 교환할 수 있다. 비료의 주성분인 인의 동위원소를 사용한 비료를 식물에 뿌려 주면 식물의 흡수분해 과정을 파악 할 수 있다. 바다 속 모래에 방사성동위원소 추적자를 포함 시 킨 후,시간에 따른 모래의 이동 상태를 측정하면 해류의 움직임 을 쉽게 관찰할 수 있다. 이러한 방법으로 항만의 축항설계에 많은 도움을 얻고 있다.③조사, 연구, 분석 방사성 동위원소의 반감기를 이용하여 생성연대를 추정 할 수 있다. 이런 연구는 고고학이나 역사 연구에 아주 중요 한 방법 중의 하나이다. 각종 물건의 진품 여부를 판단 하는데도 방사성 물질을 이용한다. 즉, 오래된 미술품의 생성 연대를 추적하면 최근 에 만든 가짜는 바로 판명될 수 있기 때문이다. 동물의 신체에서 어떤 순환 경로 소화작용 이 일어나는지 또 어떤 과정을 통해 특정 물질이 생성 되는지 방사성 물 질을 이용한다[3] 의료분야에서의 방사선 이용 ①X선- 골절상이나 기타 병의 발견 ②테크니슘(Tc-99m)과 옥소 (I-132)등과 같은 방사성 동위원소를 사용하면 간, 콩팥, 갑상선, 뇌, 뼈 등 신체 부위의 모습 을 명확하게 나타낼 수 있다. 또한 나트륨 (Na-21)을 혈관 속에 주사하게 되면 체내에서의 혈액의 흐름 을 진단할 수 있다.③악성 암 치료 -악성 암세포에 방사선을 쬐어 암세포를 파괴 하는 것이다. 암을 치료할 때에 필 요한 방사선은 4만-7만mSv 정도의 방사 능 량을 사용 하는데 이 정도의 방사선은 자궁암, 후두암 등이 떨어져 나갈 수 있다.그 밖에 인공원소의 창조 , 화합물 합 성 , 석유의 크래킹 , 섬유의 개질 , 유량과 유속의 측정 , 방사선분해를 이용 한 폐기 및 폐수처리 등에 널리 이용.[관련 Site 및 참고문헌][Ref]1. http://www.mulbae.net/ph2/18-8.htm [Ref]2. http://rop.co.kr/71 [Ref]3. http://www.encyber.com/ [Ref]4. http://cafe.naver.com/kriic [Ref]5. http://www.hansung sh.ed.seoul.kr/keunsup/chapter5/ [Ref]6. 정오진,『환경과학』, 자유아카데미, 1995 [Ref]7. 조기승,『환경오염과 지구의 종말』 ,한양대학교, 2000 [Ref]8. 김길환,『방사선과 농업』,전파과학사, 1983{nameOfApplication=Show}
* 해남HVDC변환소 *이 곳은 제주와 해남 약 101Km 의 거리를 150MW급 송전선로 2회선으로 연결하고, 해마다 증가하는 제주지역의 전력수요를 충당하고 안정적인 전력 수급을 위하는 중요한 곳이였다.또한, HVDC기술 습득으로 향후 동북아 전력계통 연계에 대비 할수 있는 발판이 되는 곳이였다.해남 HVDC 변환소는 제주~육지간 전력계통 연계하는 중요한 업무를 담당하고 있는 곳이였다. 우리나라는 1998년 3월부터 상업운전을 시작하였고 그 배경은 육지와 분리되어 독립적으로 운영되고 있는 제주도 전력계통은 연계사업 검토 당시 주요 전원이 소규모 유전소 화력 및 내연력 발전소로 이루어져 전국 평균 발전원가의 2.5배를 상회하는 고발전 원가로서 전력사업 수지 부분에서 막대한 손실을 보고 있었고, 전력수요가 육지보다 높은 성장률을 유지하고 있어 그에 따른 적자폭도 매년 증가될 전망이였다고 한다. 따라서 이 지역의 전력계통을 전국적으로 단일화하여상대적으로 저렴한 본토의 전력을 상호 융통함으로써 안정적 전력공급능력을 확보하고, 나아가 전력사업의 수지개선 및 직류송전의 기술 축적을 전제로 제주∼육지간 전력계통 연계사업이 추진되었고 그 동안 전력수송은 전압의 변압이나 전류차단이 용이한 교류에 의해 주도되어 왔으나, 현재는 전력계통의 대용량화에 따라 장거리 송전이나 도서지역 전력공급 및 국가간 전력계통 연계 등을 위해 직류 송전방식이 급격히 증가되고 있는 추세라고 한다. 1954년 스웨덴 본토와 고틀란트 섬간에 100㎸ 20㎿의 직류 해저케이블을 이용한 상업운전을 시작한 후 현재는 세계 각국 40여개소에서 운전되고 있는 바, 우리나라도 이번에 이 연계사업 준공으로 동양에서는 일본, 인도, 중국에 이어 4번째 직류송전설비 보유국이 되었고 단위 길이로는 동양에서 가장 긴 해저케이블로 기록되고 있었다. 비록 자국의 힘만으로는 할수 없었지만 상업운전에 성공하여 가장 긴 케이블이라는 말에 어깨가 으쓱하였다.제주∼육지간 전력계통 연계사업의 과정으로는 1985년 9월 직류송전 관련 기술자료 수집을 시작으로 1986년 4월 스웨덴왕립기술연구소의 연계사업 타당성 조사 후 본격적으로 추진되었다고 한다. 1987년 12월 이사회에서 제주연계사업 추진이 가결되었으나 1988년 6월과 8월 2차례의 외자구매 입찰과정에서 입찰사의 케이블 제작 국산화 조건 불이행에 따라 유찰됨으로써 사업시행이 보류되었다. 그 후 제주도의 전력수요 급증 및 유가상승 조짐에 따른 제주도지역 전력사업 수지악화에 따라 1990년 8월 사업 재추진이 결정되어 1990년 11월 23일 제주연계사업 기본계획이 이사회에서 확정되었고 1988년 1, 2차 입찰 때에 유찰의 원인이 되었던 '케이블 제작 국산화 조건'을 제외한 조건으로 입찰 및 평가과정을 거쳐 최종 계약대상자가 선정되었고, 그 후 협상과정을 거쳐 1991년 10월 10일 변환소 부분은 영국의 GEC-알스톰사와, 케이블 부분은 프랑스의 Alcatel 케이블사와 각각 외자구매 계약이 체결되었다고 한다.그 후 GEC측의 변환소 건물 개념설계를 시작으로 착수된 연계사업은 1991년 12월 전남 해남군 북평면 서홍리 소재 해남변환소의 부지정지를 위한 토목공사의 착공에 이어 변환설비, 케이블, 토목 및 건축공사로 분리되어 1993년 6월 준공을 목표로 본격적인 공사가 시행되었고 토목공사 시행중 전류가 드나들게 되는 전극소(電極所) 공사를 위한 공유수면 점용에 따른 지역주민의 민원 발생으로 공사가 지연되어 사업 준공일이 1994년 2월로 1차 변경되었으며, 1993년 6월 해저케이블 준공시험 중 케이블에 이상이 발견되어 조사 결과 1993년 10월 19일에는 근해 안강망 어선의 닻에 의한 케이블 손상 12개소가 최종 확인됨에 따라 사업은 부득이 1997년 6월말로 준공일이 재차 변경되었다. 배의 닻 또는 어류등의 피해로 인해 공사가 쉽지 않았음을 몸소 느껴졌다. 그 후 1994년 2월 변환설비와 더불어 건축 및 토목공사가 준공되었으며, 1993년 12월부터 1994년 4월까지 케이블 손상 재발방지를 위한 해저케이블 보호공사 타당성 검토용역을 시작으로 재개된 케이블 공사는 당초의 해저 구간 일부분 매설에서 전 구간 매설공법으로 바꾸어 1997년 9월에 모든 건설공사를 완료했고 1997년 9월에 #1 Pole을, 같은 해 11월에 #2 Pole을 준공하여 시운전 기간을 거쳐 1998년 3월 상업운전을 시작하였다. 이에 따른 변환설비로는 제주∼해남의 HVDC LINK는 양 지역 변환소와 DC ±180㎸, 800㎟해저케이블 두 선로로 구성되며 조류방향은 육지에서 제주 측이나 역전도 가능하게 구성되어 있다. 전력공급 용량은 30만㎾로서 약 101㎞에 이르는 케이블 계통에서 발생하는 무효전력, 전력손실, 케이블 내부 전위상승 등에 따른 제반 문제점과 신뢰도 등을 고려, 전력 공급의 안정을 기하기 위해 Thyristor Valve를 이용한 직류 Bipole(이중전원) 송전방식을 채택했다고 한다. 송전설비로는 해저케이블 도체는 Cu 800㎟를 사용했고 절연체는 현재 기술로서 100㎞ 정도의 장거리 케이블 생산이 가능한 유침지 절연 (Mass Impregnated Paper Insulation) 방식을 채택했으며 어구나 선박의 닻 등에 의한 손상으로 부터 케이블을 보호하기 위해 제주해협 전구간에 걸쳐 지질별로 1.3∼3.0m로 매설하고 매설이 불 가능한 지역은 케이블 위에 Rock Berm을 쌓아 보호했다. 해남과 완도 연안의 김양식장 구간에는 특수 콘크리트 매트리스로 케이블을 덮어 보호했고 공사기간 중 케이블 손상 방지를 위해 포설과 매설을 동시에 시행하는 고난도 공법을 적용했다. 통신설비에는 직류송전방식 즉, 기존 교류송전방식과는 많은 차이점을 갖고 있기 때문에 양 변환소의 변환설비는 상호 많은 전력정보를 가지고 데이터를 송수신하면서 상대편 변환설비의 상태를 파악하여 전력전송을 원활하게 하기 위한 신뢰성이 높은 통신회선을 확보해야만 했다. 이에 따라 광케이블을 이용한 광통신방식을 채택, 해저케이블과 병행하여 광통신케이블을 설치했다. 지금까지 현황은 제주∼해남 직류송전시스템은 1998년 운전개시 이후 초창기에는 변환설비의 잦은 고장과 국내 초유설비에 대한 운전, 유지보수 경험 부족으로 운영에 많은 어려움이 있었다. 그러나 제작사 및 전문가를 활용한 다양한 기술습득을 통해 시스템 운영에 안정화를 기하고 있으며 향후 국가간 전력연계 등 HVDC 확충에 대비 HVDC 기술의 국내자립을 위해 관련분야별 기술자립팀을 구성하여 운영하고 있다. 제주∼해남 직류송전시스템의 운영조직으로는 광주전력관리처 신강진전력소에서 해남변환소 관련 연계설비 운영 및 유지보수 관리를 담당하고 있으며, 제주지사 제주전력소에서 제주변환소 관련 연계설비의 운영을 담당하고 있다. 또한 각 변환소에는 소장 1인과 직원 6명이 2인 3교대로 운전업무를 수행하고 있다. 전력수급은 HVDC시스템에 장애가 발생할 때 제주전력계통 수급에 영향을 미치지 않는 범위인 제주계통부하의 약 50％ 수준에서 육지에서 제주 측으로 전력을 공급하고 있다.
