개요1. 고휘도 방전 램프(HID : High Intensity Discharge Lamp)HID 램프는 필라멘트 없이 전극 사이의 아크(arc) 방전 시 불꽃만을 이용하는 것으로, 램프가 켜 있을 때에는 아크 튜브(arc Tube) 내 기압이 매우 높기 때문에 고압방전등(High Pressure Discharge Lamp)이라고도 한다. HID 램프는 아크가 이루어지는 아크 튜브와 외구가 있는 이중구조이며, 그 종류는 메탈할라이드 램프와 고압나트륨 램프, 고압수은 램프 등이 있다.이 HID램프는 필라멘트가 없어 기체 중의 플라즈마 현상을 이용하기 때문에 전류의 흐름이 매우 불안하므로, 이런 불안전한 전류의 흐름을 안정시키기 위해서는 안정기가 꼭 필요하다. 2. 고압 방전램프용 안정기(Ballast for HID lamps)의 역할과 구조메탈할라이드 램프 또는 고압나트륨 램프와 같은 고압방전 램프는 램프의 발광관(아크 튜브) 내 높은 내부저항으로 인해 고전압이 인가되어야 전류가 흐르기 시작하며, 전류가 흐르면 내부저항이 급격히 낮아지는 부성저항 특성을 지니고 있다. 이와 같은 방전램프의 특성 때문에 안정적으로 점등하기 위해서는 안정기가 필요하다. 안정기는 방전등의 초기 시동전압을 공급하는 이그나이터, 안정적인 방전 유지를 위해 램프 전류 제어 기능을 하는 트랜스포머, 역률을 개선하는 캐패시터로 구성되어 있으며 그 역할은 다음과 같다. (1) 이그나이터① 역할일반적으로 HID 램프는 아크 튜브 내의 높은 내부저항으로 인해 상용전원 220V를 인가해도 점등되지 않는다. 이그나이터는 아크 튜브 내 절연상태를 깨고 방전할 수 있도록 높은 전압을 인가(세라믹 메탈할라이드 램프의 경우 4~5kV)하며, 일단 방전이 개시되어 램프가 점등되면 중지시킨다. ② 종류(회로 방식에 따라)ㄱ. 세미 페러럴형 이그나이터 (semi-Parallel Type Igniter)가장 일반적인 회로방식이다. 쵸크 트랜스 권선에 탭을 만들어 탭 전위를 교류 스위칭 시켜 고전압 펄스를 발생시키는 방식이며, 저렴한 비용으로 회로를 구성할 수 있다.그러나 이그나이터 작동 시 고전압 펄스가 쵸크 코일에 항상 상존하는 단점이 있으므로 트랜스의 절연에 주의해야 한다. 이 방식은 안정기 출력 케이블의 부하용량을 크게 할 수 있어 관등거리가 비교적 먼 거리(20m)에서도 램프를 점등시킬 수 있다. 이때 고전압 펄스는 램프가 점등되면 즉시 전자회로에 의하여 자동적으로 차단된다. 세미 페러럴형 이그나이터는 일반 저가형 메탈할라이드 램프와 나트륨램프에 적합하며, 세라믹 메탈할라이드 램프에는 부적합하다. ㄴ. 시리즈형 이그나이터 (Series type Igniter)시리즈형 이그나이터는 쵸크 트랜스 권선을 이용하지 않고 이그나이터 내부에 별도의 고전압 펄스 트랜스를 사용하여 쵸크 트랜스와 이그나이터의 역할을 완전히 분리시킨 방식이다.이 방식의 특징은 쵸크 트랜스에 고전압 펄스가 상존하지 않기 때문에 안정성이 뛰어날 뿐 아니라, 정렬 제어된 연속 펄스가 발생하므로 램프 시동 특성이 매우 우수하다.이 방식은 관등거리가 1.5m 이하에서 사용해야 하며, 특히 CDM, HCI, Panabeam 등 세라믹 메탈할라이드 램프에 사용할 경우 최적의 조건으로 램프를 시동할 수 있다.ㄷ. 간헐 펄스 이그나이터 (Fuzzy Igniter/Interval Pulse Igniter)간헐 펄스 이그나이터는 매 2분마다 20초 동안만 점등을 시도하는 이그나이터로, 고온 재점등 시 무리한 점등 시도로 인한 램프 전극 손상을 막아주어 램프 수명을 연장시킨다.또한 무부하 운전에 따른 안정기 고장 예방으로 안정기 수명을 연장시키며, 세라믹 메탈할라이드 램프 사용 시 긴 관등거리(25m 이내)로 인해 시리즈형 이그나이터를 사용할 수 없는 경우에 적합하다. ㄹ. 고효율 안정기용 이그나이터 (Fuzzy Plus Igniter)고효율 안정기용 이그나이터에서 간헐 펄스 동작은 간헐 펄스 이그나이터와 동일하지만, 안전성과 고장방지를 위해 무부하 차단 및 단락 보호 기능을 추가하였다.이 방식의 이그나이터는 단락보호 문제 해결 시 별도의 전원 재투입 없이 자동복귀 가능하다. (2) 트랜스포머(Transformer)일단 방전이 개시된 램프는 내부 저항이 급격하게 낮아지며 전류가 급격하게 올라가는 부성 저항 특성을 가진다. 이때 램프의 전류를 일정하게 안정적으로 제어하는 역할을 수행하는 것이 트랜스포머이며, 이것은 철심(코어)과 동선(코일)로 이루어져 있다. 이 중 코어의 재질, 구조, 크기, 적층 두께, 용접 여부와 코일의 종류, 등급, 선경(두께) 등이 트랜스포머의 온도상승과 효율을 결정하는데, 이 트랜스포머의 온도상승은 효율저하, 즉 에너지 낭비로 이어진다. 또한 온도상승으로 인해 트랜스포머 쇼트의 위험성이 높아져 사고의 위험성이 증대된다. 이것을 방지하기 위해 내열 등급이 높은 코일 사용, 간헐 펄스 이그나이터 사용, 무부하 차단 기능 등 대책이 필요하다. 필요에 따라서는 복귀형 온도센서를 사용하여 온도 과승방지 장치를 채택하기도 한다.(3) 캐패시터(Capacitor)캐패시터는 트랜스포머 때문에 생긴 위상차로 인해 떨어진 역률을 90% 이상 되돌려 주는 역할을 한다. 이 역률을 높여 줌으로써 입력 선로의 전류치를 낮추어 선로 구성비용과 전력비를 절감할 수 있다. 또한 캐패시터는 고조파 함유율을 낮춰 전원의 질을 향상시키고 사고를 방지한다. 캐패시터는 일반형과 보안장치 내장형인 P1형, 보안 기구 붙이 P2 등의 종류가 있다. 3. 친환경 모듈형 안정기의 개발기존의 안정기는 이그나이터, 트랜스포머, 캐패시터 등의 각 부품이 안정기 본체와 일체형으로 구성되어 있었다. 따라서 각 부품 일부에서 문제가 발생할 경우 그 부품만이 아니라 안정기를 통째로 바꿔야 했다. 압착단자나 케이블타이, 테이프로 각 부품을 복잡하게 묶어놨기 때문이다. 또한 교체된 안정기는 재활용을 할 수 없어 전부 폐기처분되었다. 반영구적으로 쓸 수 있어 굳이 바꿀 필요가 없고 고장도 거의 발생하지 않는 트랜스포머 역시 계속 사용할 수 있음에도 불구하고 폐기처분되어 경제성, 환경성의 면에서 문제가 되어 왔다.이에 (주)삼립전기는 현장에서 보다 수월하고 안전하게 제품을 사용, 취급할 수 있는 방법을 모색해 왔다. 그리고 안정기 사용상 불편한 점을 집중 분석하여 이그나이터나 캐패시터가 수명이 다하였을 경우 교체하는 방법에 착안, ‘친환경 모듈형 안정기’를 개발하게 되었다.이 제품은 안정기 이상방지장치인 이그나이터와 역률보상장치인 캐패시터를 본체(트랜스포머)에서 분리할 수 있다. 이그나이터나 캐패시터 고장 시 해당 부품만 교체하는 것이 가능해져 경제성·환경성 면에서 효과적인 제품이다.또한 이 제품은 유지보수작업이 매우 간편하다. 무거운 안정기를 일일이 짊어지고 다닐 필요 없이 전선을 바로 꼽거나 뺄 수 있는 커넥터 방식을 적용,사용하였다. 따라서 안정기 교체 시 전선을 자르거나 따로 이어붙이고 테이프로 마감 처리할 필요가 없어 시간과 비용을 대폭 줄일 수 있다.한편 (주)삼립전기는 가정용 전압 조정기, 트랜스로 시작하여 시장에서 높은 수준의 품질로 인정받고 있으며, 특히 제품에 대한 사후관리가 철저한 업체이다. 판매한 제품에 대한 고객서비스는 물론, 단지 제품하자에 대한 수리나 보수에 그치지 않고 담당직원이 현장 상황에 맞는 제품을 권하는 등 기술적인 자문에도 최선을 다하고 있다.친환경 모듈형 안정기1. 모듈형 구조(주)삼립전기가 개발한 이 안정기는 입출력 전선에 커넥터가 채용되어 손쉽게 탈부착이 가능하며, 역률 개선 콘덴서를 회전식으로 이그나이터 모듈에 결합할 수 있는 모듈형 구조이다. 트랜스포머와 역률 개선 콘덴서에도 커넥터를 채용하여 모든 결선이 이그나이터 모듈 내부에서 이루어질 수 있도록 하였다. 또한 고휘도 3색 LED를 채용하여 정상 작동 여부와 이상 부위를 정확하게 전달할 수 있다.2. 친환경기존의 안정기는 이그나이터, 콘덴서, 쵸크 트랜스와 입출력선을 복잡하게 압착단자로 결선한 형태였다.(<그림 5> 참고) 따라서 콘덴서를 이그나이터에 케이블 타이나 마스킹 테이프로 묶거나 쵸크 트랜스를 몰딩하는 호마이카에 묻는 등 교체가 불가능하였다. 반면 이 모듈형 안정기는 역률 개선 이그나이터 모듈함에 회전식으로 간편하게 결합하고 콘덴서와 쵸크 트랜스 등 각 부품을 플러그형 커넥터로 이그나이터 모듈에 삽입하는 형태이기 때문에, 각 부품을 간편하게 탈부착 할 수 있다. 이로 인해, 각 부품의 특성 수명 종료 시 필요 부품만으로 안전하고 간편하게 교체할 수 있어 폐기물을 감소시키고 자원을 재활용할 수 있는 친환경 제품이다.3. 설치 시공 및 유지보수의 편의성과 능률 향상이 제품은 입출력선의 탈부착이 용이하도록 커넥터가 채용되어, 초기 설치 시 무거운 안정기를 휴대하지 않고 커넥터만으로 모든 결선 작업을 완료할 수 있으며, 안정기를 결선된 커넥터에 삽입하는 것으로 정상 작동 여부를 판별할 수 있다. 커넥터를 제거하여 간편하게 전원을 차단, 불필요한 운전을 통한 전력 낭비를 방지할 수 있으며, 램프 미점등 시 3색 LED를 통하여 전원투입, 고압발생 여부를 정확하고 신속하게 판단할 수 있다. 또한 정상 작동 중인 안정기와 교체해보는 것으로 손쉽게 안정기 고장 여부를 알 수 있게 하였다. 4. 유지보수 비용 절감안정기 교체 시 절단, 결선, 테이핑 등의 작업을 다시 할 필요가 없어 유지보수 시간 및 비용을 대폭 절감할 수 있다. 또한 문제 발생 시 3색 LED로 정확하고 신속하게 문제 부위를 판단할 수 있어 빠른 대처가 가능하다. 5. 초기설치 시 무부하 운전으로 인한 안정기고장 방지초기시공 후 램프를 삽입하지 않은 상태로 장시간 무부하 운전을 하게 되면 지속적으로 고압이 발생하여 안정기 고장의 원인이 된다. 이 경우, 모듈형 안정기를 사용하여 모든 설치와 시운전을 마친 후 불필요한 부분의 커넥터만 제거함으로써 고장을 막고 시스템 관리의 비용을 절감할 수 있다.6. 안전성안정기에는 수 kV의 고전압이 발생한다. 안전을 위해 반드시 전원을 차단한 후 결선 작업을 수행해야 하지만, 부득이하게 전원 투입상태에서 작업을 할 경우 안정기를 연결하지 않은 상태에서 결선을 할 수 있어 사고의 위험성을 줄일 수 있다. 또한 램프 교체 시에도 안전을 위해 간편하게 커넥터만 제거하고 작업하여 안전성을 높일 수 있다.7. 경제성일반적으로 트랜스포머는 이그나이터 및 콘덴서에 비해 그 수명이 월등하게 길다. 기존에는 이그나이터나 콘덴서의 수명이 다한 경우, 아직 수명이 남아 있는 트랜스포머까지 같이 폐기함으로써 경제적으로도 부담이 컸다. 하지만 이 제품은 이그나이터 또는 콘덴서의 고장 또는 내용 수명 종료 시 해당 부품만을 따로 구매하여 손쉽게 교체할 수 있으므로 매우 경제적이다.8. 고휘도 3색 LED 채용이 제품은 고휘도 3색 LED에 특허 회로를 적용하여 보다 다양하고 정확한 정보를 사용자에게 전달함으로써 유지보수성과 안전성을 향상시킨다.마무리(주)삼립전기의 ‘친환경 모듈형 안정기’는 안정기의 각 부품 중 문제가 발생했을 때, 고장 난 부품만을 따로 빼어 교체 가능하도록 하였다. 따라서 유지보수가 용이하고, 그만큼 폐기량이 줄기 때문에 환경적인 면에서도 유효한 제품이다. 이 제품은 2007년 화성 동탄 신도시 가로등에 9,000여 개가 설치되어 있다. 뿐만 아니라, 그 외 대형쇼핑몰에 납품, 설치되었다.한편, 최근 동사에서는 디밍기능을 추가한 안정기를 출시하여 에너지 절감 효과를 향상시킨 친환경 제품 생산에 힘쓰고 있다. 또한 향후 국내 실정에 더욱 부합하는 제품 개발을 위해 더욱 더 노력해 가고 있다.