플라즈마 가속기 연구그룹 주요기술

전력설비진단 연구그룹 주요기술 한국전기연구원 전력설비진단 연구그룹 강동식 그룹장 GIS 부분방전 측정 및 진단기술개발 한국전기연구원 기본사업 일환으로 지원된 ‘전력기기 광역 감시 및 진단기술개발’에서 GIS 부분방전 및 진단기술이 개발되었다. 0.5~2 ㎓ 대역에서 부분방전을 측정할 수 있는 초광대역 센서인 내외장형 커플러와 발룬의 설계기술과 평가기술을 개발하였고, 주파수적인 특성을 알 수 있는 이중대역측정법을 제안하였으며 이를 위한 이중대역용 앰프의 설계와 제작을 하였다. 그리고 부분방전 분석을 위한 지능형 분석프로그램을 개발하였고 현재 관련기업에 기술을 이전하였다. 변압기 부분방전측정 및 진단기술개발 변압기의 진단은 주로 유중가스분석법에 의하여 이루어지고 있으나, 측정의 지연특성으로 불시적인 고장의 원인인 매우 빠른 고장진전은 진단할 수 없고 또한 정량적인 진단이 어려우므로 변압기의 부분방전 측정 및 진단기술의 개발을 필요로 하고 있다. 그러나 변압기에서의 부분방전의 측정은 구조의 복잡성, 부분방전의 펄스의 다양성 및 잡음 대책의 어려움으로 상용화가 이루어지지 않고 있다. 최근에는 전력공급의 신뢰성과 경제성의 제고를 위해서 변압기의 부분방전 측정기술의 요구가 강력히 대두되고 있으며, 디지털 기술 및 극고주파 측정기술의 발전으로 이를 융합한 변압기의 부분방전 측정 및 분석기술의 개발이 가능한 것으로 평가되고 있다. 국가지정연구실 사업인 ‘전력용 변압기와 GIS의 부분방전 광역측정 및 지능형 진단기술개발(2003.6 - 2008.12)’을 통하여 부분방전의 측정을 위한 전자파 측정법과 초음파 측정법을 병행하고 부분방전의 발생위치 추적과 정량화를 위한 새로운 부분방전용 복합센서의 개발과 측정 및 진단분석 기술을 개발하고 있다. 유중 가스진단 Software 및 가스측정 디바이스 개발 한국전기연구원 기본연구사업으로 수행하고 있으며, 지능형 유중가스분석을 이용한 유입식 변압기 관리프로그램 개발과 가스센서를 이용한 유중수소가스 검출기술 개발의 두 가지로 되어 있다. 이 중 전자기술은 2004년도에 이미 개발 완료되었으며, 개발 프로그램은 인터넷기반용과 단독프로그램용의 2가지로 되어 있다. 기존의 유중가스진단법은 진단기준이 차이가 있거나 진단을 하지 못하는 등의 문제점을 가지고 있다. 그러나 개발 프로그램은 지능형 유중가스진단법을 개발하여 이러한 문제점을 해결함은 물론 이를 이용하여 유입식 변압기의 고장원인과 고장현상을 전문가수준으로 진단 분석하고 고장 정도에 따른 적합한 고장조치를 추천하며, 데이터베이스를 통해 변압기를 전산으로 관리하게 함으로써 변압기의 고장을 신뢰성 있게 진단할 수 있도록 하였다. 후자의 기술은 연구가 진행 중에 있으며, 가스센서 어레이 기술을 도입하여 기존의 ON-LINE 유중수소가스 검출장치보다 가스 선택도를 향상시키고 저가형이며 센서의 유지보수가 용이하고 신뢰성 있는 측정결과를 얻는 것을 목표로 하고 있다. <그림4>는 인터넷 기반형 유중가스 관리프로그램과 수소가스측정기술의 개념도를 보여주고 있다. http://nndga.keri.re.kr에서 볼 수 있다. 권선형기기 부분방전 측정용 세라믹 Coupler 및 부분방전 잡음제거용 Software 개발 2002년부터 전력기반사업 및 일반사업으로 연구수행중 나타난 연구 결과물로, 권선형기기인 몰드변압기 및 회전기의 고압권선에서 운전중에 발생되는 부분방전 현상을 측정하기위한 센서로서 세라믹 소체를 이용하여 국내외 특허를 벗어난 고압부 접촉식 coupler를 개발 완료하였다. 개발된 센서는 국내 이용전압을 고려한 3종류로서 6.6kV급, 13kV급 및 23kV급으로 소체의 선정 및 설계기술, 제조에 필요한 각종 공정기술 및 장기 수명을 평가하는 기술을 통하여 60년 이상을 사용할 수 있는 제품으로 상용화가 가능하게 개발되어졌다. 또한, 개발된 센서를 이용한 부분방전의 운전중 진단에 있어서 가장 주요한 잡음제거 기법을 간단하면서도 효율적으로 이용할수 있는 알고리즘 및 software를 개발하여 프로그램화함으로서, 부분방전 측정정도 향상에 기여하게 되었다. <그림6>과 <그림7>을 개발이 완료된 3종류 세라믹 센서의 외형 및 잡음제거 기법을 적용 전후의 부분방전 발생을 측정하는 결과를 나타낸 것이다. 나노 구동 자기부상 Stage 기술 2003년부터 본원 자체연구사업으로 연구수행중인 ‘초정밀 구동장치 및 제어기술 개발’과제의 결과로서 반도체 제조장비 중 노광장비용 stage 개발을 위한 기반기술이다. 기존 stage의 경우 공기부상 방식을 사용하였으나, 점차 45nm이하의 반도체 선폭이 요구되고, 작업환경도 일반상온에서 항온 진공 상태로의 변화가 요구되어, 빠른 응답성을 가진 자기부상 Stage 기술에 대한 관심이 증가되고 있다. 2003년 말 자기부상 Stage를 국내 최초로 구현하였으며, 이때의 오차정밀도는 ± 100nm이하이다. 그리고 지속적인 연구활동으로 현재는 오차정밀도를 ± 2nm이하로 달성하였다. 또한 자기부상 Stage의 대면적화를 위한 연구를 진행중에 있으며, 2006년 초에 300X300mm 자기부상 Stage 시스템개발을 달성할 계획이다.