조윤서 학생

국립한밭대학교 창의융합학과 4학년 조윤서 학생이 학부 과정에서 수행한 연구로 IEEE 저명 국제저널에 제1저자로 이름을 올리며 연구 역량을 입증했다.

국립한밭대학교(총장 오용준)는 창의융합학과 4학년 조윤서 학생이 제1저자로 참여한 논문이 미국전기전자공학회(IEEE)의 국제저널인 ‘IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics(JESTIE)’에 게재됐다고 밝혔다.

JESTIE는 산업전자 분야의 최신 기술과 융합 연구를 다루는 IEEE 국제학술지다. 최근 공개된 JCR 지표 기준 Impact Factor는 4.9이며, 전기전자공학 분야에서 JCR 상위 약 26%에 해당해 상위 30% 이내 저널로 평가된다.

이번에 게재된 논문은 ‘A Hierarchical State-Based Control Architecture for Safe Operation of PEMFC Energy Systems in Autonomous Agricultural Robots’로, 자율주행 농업용 로봇에 적용되는 수소연료전지 시스템의 안정적인 운용과 신속한 고장 대응을 위한 제어 기술을 제안한 연구다.

조윤서 학생은 정상 운전 계층과 보호 계층을 구조적으로 분리하고, ‘대기·준비·정상 운전·정지·고장·비상 종료’ 등 6개 운전 상태를 기반으로 시스템을 제어하는 계층형 제어 아키텍처를 설계했다.

특히 스택 온도와 전류, 수소 공급 압력, 수소 농도 등을 모든 운전 상태에서 병렬로 감시하도록 구성하고, 이상 상황이 발생하면 정상 운전보다 고장 보호와 비상 종료 동작이 우선하도록 설계해 시스템의 안전성을 높였다.

연구진은 제안한 제어 기술을 제한된 연산 및 메모리 자원을 갖춘 마이크로컨트롤러 유닛(MCU) 기반 제어기에 구현하고, 1㎾급 개방형 음극 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC) 스택을 활용해 실험적으로 검증했다.

최대 16A까지 부하를 단계적으로 증가시키는 시험에서는 정상적인 상태 전이가 안정적으로 수행되는 것을 확인했다. 또 100㎳ 단위의 SCU 동작과 순간적인 고장 신호 제거, 지속적인 고장 감지, 안전 조건 확인 이후 복구 기능 등이 반복적으로 정상 작동하는 것도 확인했다.

이번 연구 성과는 조윤서 학생이 학부 과정에서 제어 아키텍처 설계부터 임베디드 시스템 구현, 연료전지 스택 실험, 결과 분석까지 연구 전 과정을 주도했다는 점에서 의미가 크다.

특히 전문 연구자들과 함께 수행한 연구에서 학부생이 제1저자로 참여해 JCR 상위 30% 이내 IEEE 국제저널에 논문을 게재했다는 점에서 주목된다.

이번 연구는 조윤서 학생이 한국기계연구원의 수소연료전지 기반 자율주행로봇 개발 과제에 직접 참여해 수행한 결과다. 실제 개발 현장에서 도출된 운용 및 안전 요구사항을 바탕으로 에너지시스템 제어 아키텍처를 설계하고, 하드웨어 구현과 연료전지 스택 시험을 통해 성능까지 검증했다.

단순한 이론적 연구에 그치지 않고 실제 시스템에서 발생할 수 있는 문제를 정의한 뒤 해결 방안을 설계·구현하고 실험으로 검증했다는 점에서 산업 현장 적용 가능성까지 확보한 연구성과로 평가된다.

조윤서 학생은 “학부 과정에서 수행한 연구가 IEEE 국제저널 게재로 이어져 매우 뜻깊다”며 “앞으로도 산업 현장에 실제 적용할 수 있는 실용적인 기술을 지속적으로 연구하고 싶다”고 말했다.

지도교수인 창의융합학과 박정언 교수는 “조윤서 학생은 시스템의 문제를 스스로 분석하고 제어 알고리즘 설계부터 하드웨어 구현, 실험 검증까지 연구 전 과정을 성실하게 수행했다”며 “예상하지 못한 기술적 문제에 직면했을 때도 원인을 구조적으로 분석하고 스스로 가설을 세워 반복적으로 검증하는 과정에서 뛰어난 집중력과 문제 해결 역량을 보여줬다”고 평가했다.

이어 “이번 성과를 바탕으로 앞으로 연료전지 에너지시스템과 자율형 이동체 제어 분야의 우수한 연구자로 성장할 것으로 기대한다”고 덧붙였다.

한편 이번 논문은 지난 12일 IEEE Xplore를 통해 공개됐다.