Fault Self-Sensing
추가 센서를 최소화하고 구동계 내부의 물리 신호로 고장 상태를 추정합니다.
- 기탑재 전류·전압·위치 센서 활용
- 고주파 주입 기반 상태 추정
- 센서 수·비용·고장률 저감
PHM · FAULT SELF-SENSING · E-MOBILITY
전동 모빌리티 구동계의
물리모델 기반
고장진단·수명예측
구동계를 직접 설계·제어하기 때문에, 모터와 인버터 자체를 센서로 씁니다.
실시간 제어기 안에서 고장을 진단·예지하고, 그 정보를 다시 제어에 반영합니다.
전기차농기계중장비물류 AGV·AMR로봇 액추에이터
DIAGNOSIS-IN-THE-LOOP실시간 고장진단 루프
SENSE기탑재 전류·전압·위치
MODEL전기·기계 물리모델
ACT진단·수명 정보를 제어에 반영
대상 구동계
모터인버터배터리·BMS볼스크류·액추에이터전동 차량 구동계01 / APPROACH
센서와 서버를 더하는 대신
시스템 자체를 센서로
데이터 기반 PHM은 센서를 추가하고 서버에서 분석합니다. 설계제어는 드라이버와 모델링을 활용해 센서 추가를 최소화하고, 엣지 디바이스에서 처리합니다.
항목데이터 기반 (종래)물리모델 기반 (설계제어)
데이터 처리전·후처리용 프로세싱 보드 필요모델 기반 연산을 제어기에 통합
실시간성연산자원·통신지연 고려 필요실시간 통합 용이, 적은 데이터로 가능
범용·확장성환경 변화 시 재수집·재학습상태변화 설명 가능, 타 기기 적용
정확도·신뢰성센서 품질·데이터 분포에 좌우파라미터 식별·모델 오차에 좌우
고장 원인블랙박스 — 원인 설명이 어려움물리모델로 상태변화를 설명
물리모델 기반은 내부 제어 알고리즘에 접근할 수 있어야 합니다. 그래서 설계제어는 기기와 제어기를 직접 설계합니다.
02 / SOLUTION
진단과 제어를
하나의 루프로
구동계 내부의 물리 신호로 고장 상태를 추정하고, 실시간 제어기 안에서 진단과 제어를 함께 수행합니다.
Diagnosis-in-the-Loop
실시간 제어기에서 진단과 제어를 함께 수행하고, 추정한 고장·수명 정보를 제어에 바로 반영합니다.
- 제어보드 내 PHM 기능 통합
- 엣지 처리, 서버 불필요
- 자기 상태 최적화
설명 가능한 예지
물리모델로 고장 원인을 설명하고, 잔존수명(RUL) 예측까지 구동계에 통합하는 것을 지향합니다.
- 전기·기계 결합 모델
- 상태·파라미터 추정
- 물리 기반 수명예측
HW–SW Co-design
기구부와 전기부를 직접 설계·제작해, 진단 기능이 들어간 구동계를 기종에 맞춰 개발합니다.
- 전기기기·전력전자 설계
- 제어·센싱 보드 개발
- 기종별 진단 모듈 제작
03 / TECHNOLOGY
전기·기계 결합 모델로
내부 상태를 추정합니다
벡터 제어(FOC)에서 출발한 Self-Sensing을 회전자 위치에서 구동계 내부 상태 전체로 넓혀, 예지보전에 필요한 상태와 파라미터를 추정합니다.
A
추정 대상
회전 위치·속도, 인덕턴스, 영구자석 감자·온도, 토크, X·Y 위치, 편심을 d·q축 전기 모델과 2관성 기계 모델의 결합·교차결합 특성으로 추정합니다.
B
진단 대상
인버터의 스위치·커패시터·게이트 드라이버·PCB 결함과 모터의 축·자석·베어링·권선 결함을 하나의 루프에서 다룹니다.
C
경량 이상탐지와의 결합
물리모델로 추정한 상태를 특징량으로 삼아 경량 이상탐지 모델에 넣고, 엣지에서 가볍게 실행합니다. 결과는 HMI에 시스템 기대수명과 잔존 가치로 표시합니다.
ELECTRICAL · MECHANICAL COUPLED MODELSTATE ESTIMATION
04 / DRIVETRAIN ENGINEERING
구동계의 각 단을
직접 만듭니다
설계를 이해하기에 정확하게 모델링하고, 그 기기를 구동하는 전력전자와 제어기를 자체 개발하기에 실시간 제어기 안에 PHM을 넣을 수 있습니다.
- 01
전기기기 설계
기기를 결과값이 아니라 설계 단계부터 이해합니다. 예: SPMSM 자기포화를 모든 극·슬롯 조합으로 일반화.
- 02
전기기기 모델링
회전자 각도별 증분 인덕턴스·쇄교자속 맵과 토크로 상태 추정의 정확도를 높입니다.
- 03
전력전자 설계
문제 정의부터 회로·PCB·시작품·실험 평가까지 전력전자 보드와 센싱보드를 자체 개발합니다.
- 04
제어기 설계
같은 제어보드에서 PWM 구동과 PHM 기능(데이터 분할·학습·추론)을 함께 실행합니다.
- 05
PHM 구동계
잔존수명 추정, 자기 상태 최적화, 원격 모니터링을 갖춘 PHM 모터 드라이브 시스템을 지향합니다.
SWITCH MODULE → INTEGRATED DRIVE MODULE → PHM MOTOR DRIVEPHM DRIVE
함께 제공하는
개발 범위
구동계 설계·제어 개발
전기기기·인버터 설계, 구동계 모델링, 제어기 개발을 대상 장비에 맞춰 함께 검토합니다.
맞춤 센싱·제어 보드
기종과 설치 조건에 맞춰 제어 보드, 센싱 회로, 데이터 수집과 엣지 연산을 설계합니다.
05 / APPLICATION EXPERIENCE
실제 구동계에서
쌓아 온 경험
서울시립대학교 설계제어 연구실이 수행한 구동계 프로젝트입니다. 이 경험을 바탕으로 대상 기종에 맞는 진단 구동계를 개발합니다.
E-MOBILITY내연기관차–전기차 개조
영구자석 모터·인버터·배터리를 통합해 내연기관차를 전기차로 개조했습니다.
서울시립대 설계제어 연구실 수행 · 2023
E-MOBILITY공유 킥보드 모터드라이브·고장진단
모터드라이브와 BMS로 공유 킥보드의 상태를 모니터링했습니다.
서울시립대 설계제어 연구실 수행 · 2024–25
AGRICULTURE농기계 HST 차량 전자제어 개조
농기계 HST 차량을 전자 구동기로 개조하고 UWB 기반 추종 주행을 구현했습니다.
서울시립대 설계제어 연구실 수행 · 2026
MOTORBLDC 팬모터 물리모델 기반 진단
권선 전류를 전기기계 모델과 비교하는 잔차 기반 진단을 연구했습니다.
서울시립대 설계제어 연구실 수행 · 2026
ACTUATOR볼스크류 액추에이터 고장진단
서버 없이 엣지 디바이스에서 실시간으로 동작하는 액추에이터 진단을 구현했습니다.
서울시립대 설계제어 연구실 수행 · 2025
BATTERY매트릭스 배터리 직·병렬 변환
부하에 맞춰 배터리의 직·병렬 구성을 실시간으로 바꾸는 시스템을 개발했습니다.
서울시립대 설계제어 연구실 수행 · 2026
06 / DELIVERY
맞춤 개발에서
기종별 모듈 납품으로
실제 장비 1대에서 먼저 검증합니다. 검증한 구성으로 도입 대수와 적용 기종을 확장합니다.
- 01
대상·조건 협의
기종, 운전 환경, 진단 대상, 사용 가능한 신호와 제어기 접근 범위를 확인합니다.
- 02
맞춤 진단 개발
물리모델, 상태 추정, 센싱·연산 구성을 설계합니다.
- 03
실제 1대 검증
대상 장비에서 진단 결과와 현장 적용성을 검증합니다.
- 04
모듈 제작·납품
기종별 진단 모듈을 제작하고, 도입 대수에 맞춰 공급합니다.
07 / LEADERSHIP
대표 강예구
University of Wisconsin–Madison WEMPEC에서 박사 학위를 받고, University of Oviedo와 한국기술교육대학교를 거쳐 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 부교수로 재직하고 있습니다. Texas Instruments, LG전자, 져스텍, Caterpillar에서 산업체 경험을 쌓았습니다.
- IEEE Transactions on Transportation Electrification Associate Editor
- IEEE Senior Member
- 대한전기학회 학술이사 · 한국PHM학회 대외협력이사
08 / CONTACT
진단이 필요한 구동계를
함께 검토합니다.
대상 장비, 진단하고 싶은 부품, 현재 사용하는 제어기와 신호를 알려주시면
적용 가능성과 개발 범위를 검토하겠습니다.