최근 유비쿼터스 센서네트워크 기술이 전력설비관리에 적용되어 오고 있다. 본 연구에서는 가공배전선로에서 전력용변압기와 피뢰기를 관리할 수 있는 유비쿼터스 센서의 설계 및 제작에 대해 기술하였다. 이 센서들은 8-[bit] 마이크로프로세서, IEEE 802.15.4기반 무선통신모듈과 주변 전자회로로 구성되어 있다. 변압기의 부하 및 서지전류 측정에는 1000[A]까지 포화되지 않고 선형성을 유지할 수 있도록 공심형 로고우스키 코일을 제작하여 적용하였다. 피뢰기를 흐르는 $50[{\mu}A]{\sim}1[mA]$의 미소누설전류를 측정하기 위하여 180[Hz]에서 $10^5$의 고투자율을 갖는 영상변류기를 사용하였으며, 피뢰기 감시모듈의 -3[dB] 주파수 대역은 12[Hz]에서 1.24[kHz]이다.
본 논문에서는 피뢰설비에 대한 국내 규격의 재정립을 위해 관련된 기술을 검증할 목적으로 낙뢰로부터의 건축물 보호에 대한 규정과 기술상의 지침 등을 검토하였고, 국내의 피뢰설비에 관한 규격의 몇 가지 문제점을 해결하기 위란 연구를 수행하였다. 기존의 피뢰침에 대하여 피임펄스시험을 수행한 결과, 비교적 낮은 임펄스 전압에서 피뢰침 수뢰부의 절연체 표면에서 섬락을 일으켰고, 피격전류의 대부분은 피뢰침 지지용 금속판을 통하여 홀렀다. 따라서 피뢰침 지지대 부근에서의 전위경도는 매우 높게 상승하게 되어 피뢰설비로서의 기능을 못하게된다. 피뢰침 절연물의 섬락은 초소형 전자기기의 오동작을 비롯하여 감전이나 전기설비의 파손과 같은 막대한 경제적 손실을 가져오게 된다.
본 논문에서는 산화아연(이하 ZnO) 피뢰기 열화진행의 한 요인으로 예측되는 전극과 ZnO소자 사이에서 발생하는 방전광 현상에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해 $8/20[{\mu}s]$, 최대 10[kA]의 뇌임펄스전류를 발생시키는 뇌임펄스전류 발생장치를 설계${\cdot} $제작하였다. 실험결과, 상${\cdot}$하부의 전극 부근에서 발생하는 방전광의 형상은 인가되는 뇌임펄스의 극성에 따라 다르게 나타났으며 상대적으로 (-)극의 전극부근에서 방전광이 더 강하고 활발하게 발생하는 것으로 관찰되었다. 또한 전극의 면적에 따른 방전광의 세기는 전극의 면적이 증가할수록 감소하는 것으로 관측되었다. 동시에 전극과 소자의 접촉상태도 방전광의 발생과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 확인되었다. 따라서 배전급 ZnO피뢰기의 기존 전극구조는 보완이 필요하며 ZnO피뢰기 제품의 성능향상 및 지속적인 성능유지를 위해서는 환형구조 대신 내부면적이 있는 원판구조로 교체하는 것이 바람직하다고 판단된다.
철탑, 건물 또는 피뢰침에 낙뢰가 들어오게 되면 그 접지극 부근의 대지전위가 상승하고 다른 접지극에서 기기로 뇌 써지가 역류하기도 하고 피뢰기와 보호소자를 역섬락시켜 배전선측, 통신선측으로 뇌 써지가 흐른다. 한편 철탑이 건물의 옥상에 있는 경우는 피뢰침이 건물의 철골, 철근과 연결되어 있으므로 뇌써지는 건물에도 흐르고 그것도 접속되어 있는 기기의 지지물을 통하여 다른 접지계통에 유입된다.
세계무역기구 출범으로 글로벌 시장 경제체계가 형성되고 무역사 기술장벽은 더욱 심화됨에 따라 세계무역기구는 2005년까지 선진국의 각 국가규격을 국제규격과 서로 꼭 같도록 요구하고 있다. 이에 따라 우리 정부도 국가규격인 KS 규격을 2003년까지 국제표준화기구 규격과 완전 일치시킨다는 목표로 대대적인 사업을 추진하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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