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전동기 제어반 내 배선용 차단기와 전자접촉기의 무선 열화 감지 시스템 개발
연영모(Yeong-Mo Yeon),김승희(Seung-Hee Kim) 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회논문지 Vol.35 No.4
본 연구에서는 전동기 제어반(motor control center, MCC)의 배선용 차단기(molded case circuit breaker, MCCB)와 전자접촉기(magnetic contactor, MC) 간 발열 온도를 측정하고 데이터를 수집하고 MCC 접속부의 열화를 감시할 수 있는 무선 열화 감지 시스템을 개발하였다. 이를 위해 온도 컨트롤러를 제작하여 MCCB와 MC간은 Repeater와 온도컨트롤러 간 bluetooth low energy (BLE) 기반의 무선 다중통신기법을 적용하고 측정된 온도데이터는 게이트웨이를통해 클라우드 서버로 전송하도록 설계하였다. 개발된 무선 열화 감지 시스템의 기능과 성능을 검증하기 위하여 우선 MCC 서버와 통신을 위한 게이트웨이 1개를, Repeater 1번 구역에 온도 컨트롤러 4종 4세트를, Repeater 2번 구역에 온도 컨트롤러 4종 12세트를, Repeater 3번 구역에는 온도 컨트롤러 4종 6세트를 설치하였다. 그런 다음 이를 활용하여 MCCB, MC 단자 접속부 12개소의 발열 온도를 주기적으로 실시간 모니터링하는 실험을 수행하였다. 본 개발장치는 MCC 뿐만 아니라 MCCB, MC를 사용하는 수배 전반에 적용이 가능하며, 이는 접촉 불량, 과전류, 이상 전류등으로 발생될 수 있는 열화로 인한 전기화재 발화 사고 예방 및 관리에 기여할 것이다. In this study, we developed a wireless heat variation detection system that can measure the temperature differencebetween the molded case circuit breaker (MCCB) and magnetic contactor (MC) of the motor control center (MCC), collectdata, and monitor the heat variation of the MCC connection. Thus far, we have developed a temperature controller andapplied a multi-communication technique based on Bluetooth Low Energy between the repeater and temperature controllerbetween the MCCB and MC. Furthermore, we designed the measured temperature data to be transmitted to the cloud servervia a gateway. To verify the functionality and performance of the developed wireless heat variation detection system, weinitially installed 1 gateway for communication with the MCC server, 4 sets of 4 types of temperature controllers inRepeater 1, 12 sets of 4 types of temperature controllers in Repeater 2, and 6 sets of 4 types of temperature controllersin Repeater 3. Then, we conducted an experiment to periodically monitor the temperature at 12 locations of the MCCBand MC terminal connections in real-time. This developed device can be applied not only to the MCC but also to the powerdistribution system using the MCCB and MC. This will contribute to the prevention and management of electrical fireaccidents caused by heat variation that can occur because of poor contact, overcurrent, and abnormal current.
연영모 ( Yeon Yeongmo ),홍기남 ( Hong Kinam ),이정훈 ( Lee Junghoon ),지상원 ( Ji Sangwon ) 한국복합신소재구조학회 2021 복합신소재구조학회논문집 Vol.12 No.2
본 논문은 철계-형상기억합금(Fe-SMA)의 부식특성을 평가하기 위한 실험적 연구이다. 연구를 수행하기 위해 동전위 분극실험을 통해 Fe-SMA의 부식성능을 평가하였다. 시편을 3전극 플렛셀에 설치 후 전위차계를 이용하여 -200mV∼1000mV 구간의 전위를 2mV/s으 속도로 측정하였다. 기준전극 및 상대전극으로 각각 SCE 기준전극과 백금 와이어를 이용하였다. 동전위 분극곡선 및 타펠 피팅을 이용하여 부식전위 및 부식전류밀도를 측정하였다. Fe-SMA의 부식특성을 직관적으로 확인하기 위해 SD400 철근을 비교군으로 설정하였다. 염화물 환경에서 Fe-SMA의 부식성능을 확인하기 위해 3.5wt% 농도의 NaCl 용액에서 실험을 실시하였으며, 콘크리트 환경에서 Fe-SMA의 부식성능을 확인하기 위해 CaO를 이용하여 수용액의 pH를 13으로 조절하였다. 실험결과 Fe-SMA는 SD400 대비 모든 조건에서 우수한 내부식성이 나타났다. Fe-SMA의 콘크리트 환경에서 내부식성은 우수한 것으로 나타났다. 하지만 Fe-SMA가 염화물에 노출되면 부식저항이 급격히 감소되는 것으로 나타났다. 따라서 염화물에 직접적으로 노출되는 환경에서 Fe-SMA를 사용할 경우 부식을 방지하기 위한 적절한 조치가 필요할 것으로 사료된다. This paper reports an experimental study to evaluate the corrosion characteristics of Fe-based shape memory alloy (Fe-SMA). For confirming the corrosion performance of Fe-SMA, a potentiodynamic polarization test was performed. After installing the specimen in the three-electrode flat cell, the potential in the range of 200-1000 mV was measured at a rate of 2 mV/s. saturated calomel electrode(SCE) and Pt wires were used as reference and counter electrodes. Corrosion potential and current density were measured using Tafel fitting of potentiodynamic polarization curves. SD400 was used as a control group to intuitively check the corrosion characteristics of Fe-SMA. To confirm the corrosion performance of Fe-SMA in a chloride environment, an experiment was conducted in a 3.5 wt% NaCl solution. To confirm the corrosion performance of Fe-SMA in a concrete environment, the pH of the solution was adjusted to 13 using CaO. In the test results, Fe-SMA showed better corrosion resistance in all conditions compared with SD400. Moreover, the corrosion resistance of Fe-SMA was found to be excellent in the concrete environment. However, corrosion resistance was found to decrease rapidly when Fe-SMA was exposed to chloride. Therefore, an appropriate method is required to prevent corrosion when using Fe-SMA in an environment directly exposed to chloride.
저압용 MCCB 접속부 비정상 진단을 통한 화재위험 예측
연영모(Yeong-Mo Yeon),김승희(Seung-Hee Kim) 한국화재소방학회 2020 한국화재소방학회논문지 Vol.34 No.5
본 연구는 배선용 차단기(Molded case circuit breaker, MCCB)의 정격전류를 10단계로 세분화하여 차단기 접속부의포화온도를 측정함으로써 정상 발열 온도 범위를 산정하여 정상 전류의 임계온도를 확인하고 열적 특성을 통해 위험성을 분석하였다. 이를 위하여 온도 측정 실험 테스트 박스를 구축하여 MCCB 5종을 선정하고 대전류 발생시험기를 통해서 세분화된 부하 전류를 전기적 열화 변수로 하여 Line 측 3상과 Load 측 3상의 발열 온도를 실시간 측정하였다. 실험 결과 MCCB의 접속부 온도가 안정적으로 상승하여 발열 기준 온도를 산정할 수 있고 온도 변화를 측정하여 부하량을 예측할 수 있었다. 그리고 전력 배선, 부스바(Busbar)와 같이 배선의 종류에 따라 발열 온도 차이와MCCB의 R, S, T상 중 S상의 온도가 다소 높게 나타남을 확인하였다. 본 연구는 이상 발열 위험성을 분석함으로써배전용 차단기 접속부 발열로 인한 화재 위험성에 대한 응용 연구의 이론적 기초를 제공할 수 있다. 또한 산업현장에서 사용되는 분전반 내 MCCB 탄화 사고를 예방함은 물론 MCCB의 위험 수준 관리 및 전기화재 예방을 위하여 광범위하게 적용 가능할 것으로 사료된다. This study is conducted to determine the critical temperature under normal current flow by estimating normal heatgeneration; the saturation temperature of the connecting part of a circuit breaker is simultaneously measured by sub-dividingthe rated current of molded case circuit breaker (MCCB) into 10 steps. Further, a risk analysis was conducted via aninvestigation of thermal characteristics. To this end, five types of MCCBs were selected while building a temperature testbox; further, the heat generation temperature of the three phases on the line and load sides was measured using thesub-divided load current to represent the electrical heat variation and a high-current-generating tester real-time. The resultsthe test, demonstrate that the temperature of the connecting part of the MCCB stably increased; in addition, the standardof the heat generation could be established and the load amount could be predicted by measuring the temperature variation. Meanwhile, the heat generation temperature was different for different types of wirings such as power lines and Busbar. Further among the R, S, and T phases of the MCCB, S phase temperature was slightly higher than those of the others. This study can serve as a theoretical reference for future applied research on the dangers of fire due to the heat generationof the connecting part of the MCCB, wherein the risks of abnormal heat generation need to be analyzed. The resultsobtained can be applied not only to prevent the carbonization accidents of MCCBs installed inside distribution panels beingused at industrial sites, but also to manage the risks of the distribution circuit breaker and prevent the electrical fire.