• 조명전기설비학회논문지
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• 제28권2호
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• pp.76-83
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• 2014

This paper deals with the numerical method of calculating the frequency-dependent impedances of grounding electrodes. The proposed electromagnetic field approach is based on the solutions to Maxwell's equations obtained from the method of moment in the frequency domain. In order to evaluate the quality of the proposed simulation method, the frequency-dependent impedances of horizontally-buried ground electrodes were presented. The program for calculating the current distributions and impedances of grounding electrodes was implemented in MATLAB. The grounding impedances of two 10m and 50m long horizontal ground electrodes were measured and simulated in the frequency range from 100Hz to 10MHz for easy analysis and comparison. Also the simulated results were compared with those calculated from a sophisticated computer program CDEGS (HIFREQ module). As a result, the resultant results of frequency-dependent impedances obtained by using the numerical simulation method proposed in this work are in good agreement with experimental data. The validity of the approach techniques was confirmed.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제11권3호
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• pp.192-200
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• 2011

This paper proposes a new modeling method for estimating the impedance of an on-chip power/ground meshed plane. Frequency dependent R, L, and C parameters are extracted based on the proposed method so that the model can be applied from DC to high frequencies. The meshed plane model is composed of two parts: coplanar multi strip (CMS) and conductor-backed CMS. The conformal mapping technique and the scaled conductivity concept are used for accurate modeling of the CMS. The developed microstrip approach is applied to model the conductor-backed CMS. The proposed modeling method has been successfully verified by comparing the impedance of RLC circuit based on extracted parameters and the simulated impedance using a 3D-field solver.

• 전자공학회논문지
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• 제53권2호
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• pp.147-153
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• 2016

정보통신설비의 피뢰설계는 정보통신기기 동작의 신뢰성을 향상시키기 위해서 매우 중요한 요소이다. 특히, 뇌격전류에 의한 접지전극의 과도전위상승은 전원설비 및 정보통신기기의 절연내력의 기초 자료가 되기 때문에 정확한 해석이 요구된다. 접지전극의 과도전위상승은 접지임피던스로부터 계산되어지며, 접지임피던스는 접지전극의 형상과 토양의 주파수의존성에 크게 의존적이다. 토양의 주파수의존성은 인가된 전계에 의한 토양의 유전체 특성을 해석할 수 있는 디바이식을 적용하였다. 또한 접지임피던스로부터 과도전위상승을 계산하는 방법을 제시하였다. 디바이식을 적용한 과도전위상승 결과를 분석하기 위해서 전송선로 모델과 대지저항률이 일정한 경우에 대해서 각각 시뮬레이션을 수행하였다. 수평접지전극은 30 m이며, 표준 뇌격전류파형에 대해서 대지저항률이 10, 100, $1000{\Omega}{\cdot}m$에 대해서 각각 분석하였다. 그 결과 디바이식을 적용하여 계산된 수평접지 전극의 과도전위상승이 다른 모델의 경우보다 더 낮게 나타났다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.37-43
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• 2010

넓은 범위의 주파수 스펙트럼을 포함하고 있는 낙뢰나 전력변환 기기들을 고려할 때 접지시스템의 성능은 접지임피던스에 의해 평가되어야 한다. 본 논문은 실규모의 수직 접지전극과 매설지선에 대한 접지임피던스의 주파수 의존성에 대한 측정결과를 나타낸다. 수직 접지전극과 매설지선의 접지임피던스는 접지전극의 길이와 토양의 대지저항률에 따라 용량성 또는 유도성 특성을 나타내었으며, 단순히 접지저항을 낮추기 위해 접지전극의 길이를 증가시키는 것은 비효율적이며 접지임피던스를 고려한 접지설계가 요구된다. 또한 매설지선의 접지임피던스를 저감시키기 위해 접지도선은 매설지선의 중앙에 접속되어야 하며, 봉상 접지전극을 매설지선과 병렬로 설치하는 것이 접지임피던스의 저감에 효과적인 것으로 나타났다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.98-104
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• 2010

고주파수성분을 포함하는 뇌격전류나 또는 고장전류에 대한 접지시스템의 성능을 평가하기 위해 접지저항보다는 접지임피던스에 대한 고려가 필요하다. 접지임피던스를 평가하기 위해서는 토양의 저항률과 비유전율의 주파수의존성이 규명되어야 한다. 본 논문은 3가지 다른 토양에 대하여 수분함유량에 따른 저항률과 비유전율의 주파수의존성을 나타낸다. 결론적으로 토양의 저항률은 수분함유량이 증가함에 따라서 작아지게 되고, 1[MHz]보다 낮은 주파수에서 거의 변화하지 않으며 1[MHz]이상의 주파수에서는 감소한다. 반면에 비유전율은 1[MHz]이하의 주파수에서 매우 급격하게 감소하며, 1[MHz]이상의 주파수에서는 거의 변화하지 않는 것으로 나타났다. 본 실험 결과로 부터 낙뢰 또는 개폐서지에 대한 보호를 목적으로하는 접지시스템의 설계시 토양의 저항률과 비유전율을 고려하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권8호
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• pp.109-115
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• 2008

현재 우리나라의 접지시스템의 설계기준은 낮은 주파수에서 측정된 저항값을 기반으로 한다. 고주파 성분을 포함하는 뇌서지가 접지시스템에 인가되면, 접지임피던스는 정상상태의 저항과 매우 다르게 된다. 이 논문은 접지시스템의 고주파 성능에 대한 물의 저항률의 영향을 파악하기 위하여 대지를 모의하는 수조를 이용하여 물의 저항률에 따른 어드미턴스의 주파수 의존성을 기술하였다. 500[${\Omega}{\cdot}m$] 이상의 높은 물의 저항률에서 용량성 효과에 의해 주파수가 증가함에 따라 어드미턴스와 컨덕턴스가 증가하는 것으로 나타났다. 반면에, 500[${\Omega}{\cdot}m$] 미만의 낮은 저항률에서는 유도성 효과에 의해 주파수가 증가함에 따라 어드미턴스와 컨덕턴스가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 200[kHz]에서 5[MHz]에 이르는 주파수 범위에서 전류와 전압의 위상차가 증가하는 것으로 나타났다. 결론적으로, 접지시스템의 주파수 의존성은 대지의 저항률과 밀접한 관계가 있으며, 주파수와 대지저항률이 접지시스템의 성능에 미치는 영향에 대한 고려가 필요하다.

• 대한전기학회논문지:전력기술부문A
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• 제49권6호
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• pp.289-297
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• 2000

This paper presents a comparison on the resistance and characteristics of transient response of grounding systems under surge currents using frequency domain electromagnetic field analysis software package and field test. Analysis is done by computer model, based on electromagnetic field theory approach, that accurately takes into account frequency dependent characteristics of the system. The transient performance of three grounding systems is analyzed by comparison of frequency dependent impedance and the maximal transient GPR. A double exponential lighting surge current is injected at one corner of the grounding systems. The transient GPRs a rod grounding systems are higher than mesh or electrolytic grounding systems. Af field test, the results of resistance measurement and time-variant of ground resistance slightly reduce electorlytic grounding systems less than rod and mesh grounding systems.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권8호
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• pp.86-92
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• 2009

접지임피던스의 측정에서는 교류의 전자유도결합을 최소화시키기 위해 보조전극을 직각으로 설치하며, 측정공간이 제한되는 경우 대안적 방법이 적용되고 있다 이때 접지임피던스의 측정에서는 교류 상호결합과 도전유도에 의한 측정오차를 검토할 필요가 있다. 본 논문에서는 수직 또는 수평으로 매설된 접지극의 접지임피던스를 측정할 때 전류와 전위보조전극의 위치에 따른 측정의 정확도에 관한 것으로 전자유도결합에 의한 측정오차를 평가하였다. 결과적으로 교류 전자유도의 영향을 수직 접지극보다 수평접지극의 경우 크게 나타났으며, 교류 전자유도결합에 의한 측정오차는 전류와 전위보조선이 평행하게 배치되는 경우 가장 크게 나타났으며, 결국 61.8[%]법은 접지임피던스측정에는 부적합하다. 이론적으로 전류와 전위보조전극을 90[^{\circ}]$로 배치하면 전자유도결합은 나타나지 않는다. 측정공간의 제한으로 전류와 전위보조전극을 90[^{\circ}]$로 배치할 수 없는 경우 전자유도에 의한 오차를 저감시키기 위해서는 보조전극을 예각보다는 둔각으로 배치하는 것이 바람직하다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.348-351
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• 2009

In order to evaluate the performance of a grounding system against lightning or fault currents including high frequency components, the grounding impedance should be considered rather than its ground resistance. Recently, some researches on the evaluation and modeling of the grounding impedances have been carried out but the results have not been yet sufficient. This paper deals with the frequency dependence of the resistivity and relative dielectric constant of sand associated with water contents. As a result, the resistivity of sand is getting lower with increasing water content and it is nearly independent on the frequency in the range of less than 1MHz, and is decreased over the frequency range of above 1MHz. Also, the relative dielectric constant is rapidly decreased with the frequency in the range of less than 10kHz, but it is nearly not dependent on the frequency over the frequency range of 10kHz. It was found from this work that the frequency dependance of resistivity and relative dielectric constant of soil should be considered in designing the grounding systems for protection against lightning or surges.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.2541-2548
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• 2010

본 논문에서는 결함접지구조와 포토닉 밴드갭과 같은 주기구조가 삽입된 전송선로의 특성 임피던스 계산에 대하여 기술한다. ${\lambda}$/4 전송선로 이론을 이용한 계산하는 종래 방법을 고찰하고, 이 방법에 의한 계산 결과가 주파수 의존성이 커서 신뢰도가 낮다는 문제점을 제시한다. 균일한 유전체 기판에 구현된 전송선로의 특성 임피던스 계산에 적용되는 해석적인 방법을 주기구조가 결합된 전송선로에서도 적용될 수 있음을 보인다. ${\lambda}$/4 전송선로 방법과 대신 해석적 방법으로 특성 임피던스를 구하고, 후자의 결과가 주파수에 관계없이 비교적 고정된 값을 가짐을 제시한다. 또한 종래에 특성 임피던스 계산 사례가 없었던 PBG 구조를 지닌 전송선로에 대해서도 특성 임피던스를 계산한다. 시뮬레이션뿐만 아니라 직접 제작하여 측정한 S-파라미터로부터 각각 특성 임피던스를 계산하고 서로 비교하여 상당히 유사함을 보인다. 그리고 이를 통하여 해석적 방법에 의한 특성 임피던스의 결정 방법이 DGS와 PBG와 같은 주기구조가 결합된 전송선로의 특성 임피던스 계산에 잘 적용될 수 있음을 보인다.