폴리머 애자는 여러 가지의 외부환경에 의하여 시간의 경과에 따라서 재료의 열화가 진행된다. 폴리머 애자를 평가하는 방법으로 기계적 특성, 전기적 특성, 환경적 특성 등의 평가방법이 있으나 각각의 특성평가에 있어서 국제, 국가 및 단체에 따라서 서로 다르다. 신뢰성 평가기준도 서로 달라 국내 실정에 맞는 폴리머 애자의 신뢰성 향상에 어려움이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 폴리머 애자의 신뢰성 평가기준을 표준화할 필요성이 있다. 본 원고에서는 특고압 가공배전선로에 사용하는 폴리머 현수애자의 신뢰성 평가기준에 대하여 설명하였다. 장기신뢰성 평가를 위하여 다양한 외부환경을 모의하여 복합적인 스트레스를 가할 수 있는 복합가속열화설비에 대하여 설명하고 복합가속열화시험법을 결정하였다.
대한전기학회 2008년도 Techno-Fair 및 합동춘계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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pp.129-130
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2008
송전선로에 설취된 애자들은 지속적인 전기적 기계적 스트레스에 노출되어 있기 때문에 여러 환경적 요인으로 인해 애자 표변의 열화가 가속된다. 이와 같은 애자의 표면 열화는 dryband를 형성하게 되고 지속적인 애자 표면상의 dryband와 누설 전류 증가의 상호 작용은 애자의 섬락를 일으키는 원인이 된다.[1][2] 이러한 연구의 결과 고전압용 애자로 유입되는 누설 전류는 애자 열화의 정도를 평가할 수 있는 매우 중요한 parameter임을 알 수 있다. 따라서 고전압용 애자의 누설전류를 분석하고 취득하여 애자의 열화 평가 및 이로 인해 발생할 수 있는 결함 애자의 검출에 대한 연구가 절실히 요구되고 있다, 본 논문에서는 고전압용 애자 중 자기애자의 누설전류 특성을 조사하기 위해 자체 제작한 실험 챔버, AC 내전압기, 전류센서r, 오실로스코프, PC등으로 구성된 실험 시스템을 구축하였고, 데이터 분석을 위한 S/W로서 LabView를 사용하였다. 그에 따른 실험 결과로서 정상 애자련과 결함 애자를 포함한 애자련의 누설전류 데이터를 취득하여 본 연구에서 제시한 알고리즘을 통해 분석함으로써 정상 애자 내의 결함 애자 포함 여부를 판별할 수 있었다.
배전용 애자는 전기적, 열적, 기계적 스트레스 등 내 외부 서지에 의한 균열이 서서히 발생되며 장시간 사용시 절연파괴에 의한 지락사고로 진전되는 경우가 많다. 이러한 사고로 인하여 순간정전이나 장시간 정전에 의한 피해를 최소화하기 위해 열화된 애자를 조기에 검출함으로써 전력공급의 신뢰성 향상을 기하고자 한다. 이를 위해 열화된 애자에서 나타나는 물리적 현상에 의해 변화되는 주파수 스펙트럼 분포 해석을 통해 방전 전자파가 갖는 주기성 파형(120Hz)을 검출하여 열화된 애자를 탐지 추적하는 장치를 개발하고자 한다.
본 논문은 변압기의 과부하 상태를 모의하고 내부 절연물의 잔존수명을 평가하기 위한 방법으로 열적 스트레스를 인가한 가속 수명 시험을 수행하여 광유 함침 절연지의 전기적 기계적 열화 특성을 분석하였다. 시험에 사용된 절연 재료는 변압기의 주 절연물로 널리 사용하고 있는 셀룰로스계 크래프트 절연지와 광유계 절연유를 사용하였다. 가속 열열화 시험은 IEEE/ANSI Standard C59.91-1981의 수명 예측 곡선에 의거하여 국내 배전환경에 부합하도록 $55^{\circ}C$ 절연시스템을 기준으로 하였으며, $150^{\circ}C$에서 약 1,000시간 동안 열 스트레스를 인가함으로써 변압기의 수명이 다하도록 모의하였다.
고분자전해질 연료전지 (PEMFC)에 공기와 수소를 공급하고 개회로전압 (OCV) 상태에서 가습/건조를 반복하는 고분자막의 화학적/기계적 내구성 평가법이 사용되고 있다. 이 프로토콜에서 가습/건조가 반복되면 전압 상승/감소가 반복되어 전극 열화도 발생한다. 막 내구성이 우수한 경우 전압 변화 횟수가 증가해, 전극 열화에 의해 평가가 종료되어 원래 목적인 막 내구성 평가를 할 수 없는 문제가 발생하기도 한다. 본 연구에서는 미국 에너지부 (DOE)와 동일한 프로토콜을 사용하되 cathode 가스로 공기대신 산소를 사용하고 가습/건조시간과 유량도 증가시켜 막의 화학적/기계적 열화 속도를 증가시켜서 고분자막 내구 평가 시간을 단축시킴으로서 이와 같은 문제를 개선하고자 하였다. Nafion 211 막전극접합체(MEA) 내구성 평가를 공기 대신 산소를 사용해서 가속화도를 2.6배 증가시켜 2,300 사이클만에 평가 종료하였다. 본 프로토콜에 의해 고분자막도 가속 열화되고, 전극 촉매도 가속 열화되어 고분자막과 전극의 내구성을 동시에 평가할 수 있는 이점도 있었다.
송전선로의 ACSR(Aluminum Strandard Conductors Steel Reinforced)의 잔존수명에 대한 관심이 전력공급의 신뢰성과 안정성올 유지하기 위하여 점차 중요하게 되있다. 대기 중에 장기간 노출된 ACSR의 잔존수명은 대기부식, 전해부식, 간극부식과 피로부식과 같은 환경요인들에 의하여 발생된 열화에 의존된다. 산 등성이에 가설된 가공 송전선에 유효수명의 감소 중 하나는 종종 산불에 의한 것이다. 이 논문에서는 화염에 노출된 ACSR의 인장하중과 연신율에 대한 몇 가지 시험과 해석 결과를 통하여 화염에 의한 ACSR의 기체적 열화특성 고찰한다 시힘 시료는 ACSR 480[ml] 도체들로, 일정한 시간간격으로 인공적으 로 가열된 것들이다. 가열된 ACSR 도체를에 대한 인장하중과 연산율과 같은 기계적 특성이 시험되고 가열시간에 의한 기계적 특성의 추정함수들미 결정되었다. 그 결과, ACSR의 인장하증과 연신율 모두가 가열시간이 증가함에 따라 감소되는 것 확인할 수 있었다. 따라서, ACSR은 산블에 의하여 기계적인 멸화가 진전될 것이 분명하다.
전기비저항법을 이용하여 2.25Cr-1Mo 강의 경년열화도를 평가하고자 하였다. 2.25Cr-1Mo 강이 $540^{\circ}C$에서 장시간 노출되었을 때 일어나는 미세조직 변화를 모사하기 위해 인공 열화를 실시하였으며 열화에 따른 미세조직 인자 (고용원소의 함량), 기계적 성질 (연성-취성 천이온도 ), 전기비저항을 측정하여 이들간의 상호관계를 구하고자 하였다. 열화재에서는 기지내의 고용 원소 (Mo 와 Cr)의 고갈이 나타났다. 연성-취성 천이온도는 열화 초반부에 급격히 증가 후 포화되는 경향을 보인 반면 전기비저항은 열화 초반부에 급격히 감소 후 포화되는 경향을 보였다. 즉, 열화 시간에 따른 연성-취성 천이온도의 변화 경향과 전기비저항의 변화는 서로 반대적으로 변화하는 관계를 나타내었다.
최근 탄소 중립 이슈와 함께 가장 많은 조명을 받고 있는 환경 문제로는 폐플라스틱 처리 문제가 있다. 폐플라스틱의 재활용 기술 중에서도 고온의 조건에서 유기물을 전환하여 원료 및 에너지로 재활용하는 열화학적 재활용 기술은 그동안 폐플라스틱에 주로 이용되어 왔던 물질재활용의 한계를 넘어선 기술로 평가 받고 있다. 열화학적 재활용 기술은 폐플라스틱을 원래 플라스틱의 원료로 재순환할 수 있는 순환경제의 핵심 기술로 부각되고 있으며 후속공정 및 최종 생산품의 활용 방법에 따라서 원료(Chemical recycling) 및 에너지(Waste to energy)로 재활용이 가능한 장점을 가지고 국내 뿐 아니라 세계적으로 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 열화학적 재활용의 대표적인 세가지 기술인 연소, 가스화, 열분해에 대하여 살펴보고 최근 주요 기술 동향을 제시하고자 한다.
본 연구는 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3을 기본 조성으로하여 Pb-site에 Pb2+보다 이온 반경이 큰 Ba2+, 비슷한 크기의 Sr2+ 그리고 이온 반경이 작은 Ca2+를 치환하여 유전 및 압전 특성을 조사하고, 압전 열화에 대한 영향을 고찰하고자 하였다. 치환하지 않은 기본 조성에 비해 치환된 조성의 비유전율과 전기기계결합게수는 Ba2+ 치환시 가장 높았고, Sr2+ 치환시 기본조성과 비슷하였으며 Ca2+ 치환시 감소하였다. 기계적 품질계수는 지본 조성에 비해 Ba2+ 치환시에는 감소하였으며, Sr2+, Ca2+ 치환으로 갈수록 증가하는 경향을 나타내었다. 그리고 압전 열화시 주파수 변화 특성에서는 각 이온 치환에 따른 변화는 보이지 않았으나 상온 방치시와 고온 방치(100℃)후의 열화속도가 상온방치후보다 빨랐다.
플랜트와 같은 장치산업은 내구성 구조물이므로 사용중에 열화가 발생하는 것은 필연적이다. 특히 고온, 고압의 부식환경하에서 사용되는 설비는 손상이 심하므로 가동중에 돌발적인 고장이 발생하여 플랜트의 가동을 중지하거나 파손사고가 일어나 생산손실은 물론 경우에 따라서는 안전사고의 발생, 환경오염 등 사회적인 문제를 일으키므로 이들 설비의 경년열화 실체를 충분히 이해하고 대책을 수립하는 것은 대단히 중요하다. 따라서 본고에서는 장치산업에서 발생하는 열화현상(재료의 연화, 경화 및 취화, 크리프, 피로, 부식, 마모 등)중 손상의 주류를 이루는 연화, 경화 및 취화, 크리프 피로에 대하여 기본적인 손상기구(damage mechanism)와 비파괴적 진단 및 평가 방법에 주안점을 두어, 현재 국내의 각종 플랜트 진단에 실용화된 기술을 해설하여 이 분야에 종사하는 관계자 여러분의 이해에 조금이라도 기여코자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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