DEPARTMENT OF ELECTRICAL,電気エネルギーの
有効活用で豊かな地球環境を目指す
21世紀は、地球環境を守りながらいかにエネルギーを確保して利用するかが重要な課題です。そのためには、太陽光や風力等の自然エネルギーから安定に発電する、電気エネルギーを遠方まで少ない損失で送る、電気や機械、光など多様なエネルギーを効率良く変換して利用するなど、電気エネルギーの活用技術がキーテクノロジーになります。
この社会的要請に応えるために、電気工学コースでは、自然エネルギーを安定な電気エネルギーに変換して供給する電力システム、新エネルギー源としてのエネルギーハーベスト（環境発電）、地上から宇宙にいたるエネルギー源として高密度プラズマ、ワイヤレスでエネルギーを送る非接触給電、損失の無い送電を実現する超電導、超高速で低損失な電力変換を実現するグリーンエネルギー集積デバイス、環境と人にやさしい未来の移動体など、将来の社会を支える電気エネルギー技術の研究と教育を行っています。
この最先端研究を通じて、電気と磁気に関する物理現象を基礎として、電気エネルギーに関する技術を総合的に学びながら、地球環境とエネルギーの発生・消費が調和した社会の構築に必要な能力を磨くことができます。
現在の科学技術社会では、エネルギーの多くは電気エネルギーという形で利用されています。最近では自動車もガソリンエンジン車からハイブリッド車、さらには電気自動車となってきていますし、人工衛星でも電気エネルギーの形でエネルギーが供給されています。太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーも含めて将来の日本や世界のエネルギー問題を考える上でも、電気エネルギー技術について理解していること、そして電気エネルギー技術の基礎基盤である“電気と磁気に関わる物理現象”について理解していることは、将来あなたが研究者・技術者として社会で活躍する際に大きな強みとなります。
電気エネルギーを考える際には、電気エネルギーの発生（発電）から輸送（送変電）、変換・利用、さらには貯蔵まで、１つの大きな電気エネルギーシステムの中で問題を捉えることが重要です。このコースでは、電気と磁気に関する物理現象や個々の電気エネルギー技術について学修するだけでなく、そのような“システムとして捉える”チカラもあなたに身に付けさせます。
電力システムは、電力を発生する電源、消費する需要家、それらをつなぐ大規模電線ネットワーク、そして全体を管理するための制御システムから構成されています。
電力システム研究の使命は、化石燃料の枯渇や災害時の大規模停電などの問題に対応し、将来にわたって安全で安価な電力を供給し続けられるような次世代電力システムを構築することにあります。
電力ネットワークシステム研究室では、出力が不確実な再生可能エネルギー電源が大量導入された電力システムであっても、電力の品質を維持し、停電を防ぐ事ができる制御システムの開発や、災害時には地域ごとに小さな電力システムを構築することで生活に必要な施設・機器に電力を供給できる「レジリエント電力システム」の実現に向けた研究を行っています。
持続可能社会の実現には、既存の概念にとらわれない新たな電気エネルギーシステムの構築が必要です。中でも超電導は、エネルギー密度が高く低損失であるため、高効率・高信頼な次世代の電気エネルギーシステムを支える重要基盤技術の一つとして期待されています。
応用電気エネルギーシステム研究室では、自然エネルギーを有効利用するために、電気を磁気エネルギーとして貯める超電導コイルと水素で貯める燃料電池／水電解装置を組合せた複合エネルギー貯蔵システムや超電導ケーブルなど、次世代の電気エネルギーシステムの構築を目指した研究を行っています。また、液体ヘリウムを使用しないで高解像度を可能とする次世代MRI（磁気共鳴画像撮像装置）用超電導コイルや磁気浮上型超電導免震装置など、医療・産業応用を含む幅広い分野において、超電導技術が切り拓く無限の可能性を追求しています。
本研究室の研究テーマは「サイバー医療」です。すなわち、サイバネティクス（生物的な制御・情報・通信技術）を駆使した先端的医療システムの研究開発です。
たとえば、脳卒中後遺症患者でも楽に走行できる足こぎ車いすの運転を、仮想空間の中で訓練するためのバーチャルリアリティ環境を開発しています。また、私が携わっている人工心臓の研究では、重い心臓病患者のために使われる補助人工心臓の流量を、センサを使わずに推定することで、生体の状態に合わせて知的に制御する技術を開発しています。さらに最近では、普通のビデオカメラから非接触かつ遠隔的に血圧変動情報を得ることに成功しており、未来の健康モニタリングを実現しつつあります。
私の夢は、多くの患者さんや健康に不安を抱える人々の生活を明るくするような医療機器の技術開発に貢献することです。
パワー集積システムは、限りあるエネルギーを賢く利用するための技術です。例えば、パワー集積システムを用いた徹底した無駄のないエネルギー利用により、スマートフォンや電気自動車のバッテリーの持ち時間は何倍にも長くなることが期待されています。グリーンパワーエレクトロニクス研究室では、高性能でありながら省エネ・高効率を可能とした集積回路・システムの実現により、将来の低消費電力社会（低炭素社会）に貢献しようと日々研究しています。僕自身は現在、電源の正しい制御に必要な情報を検知する電流センサーの研究に携わっています。
ご指導いただいている遠藤哲郎教授は、スマートフォン、タブレット端末を支える省エネ記憶デバイス『NANDフラッシュメモリ』の開発者のひとりでもあり、東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター長も務められています。世界第一線の研究者である先生の下で自分を高められる環境で、充実した研究生活を送っています。
