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문제 정의
- 우수한 내환경성, 내트래킹성이 요구되는 옥외용 고전압절연의 분야에서는 실리카가 다량 충진된 싸이클로 알리파틱 (cydoaHiliatic) 계 에폭시가 사용되고 있다. 현재까지, 매트릭스 수지로서의 싸이클로 알리파틱계 에폭시 수지의 여러가지 환경 스트레스에 의한 열화특성 평가가 이루어져 왔지만, 정확한 첨가제 및 충전재에 따른 성능평가가 이루어지지 않아 옥외절연재료에 적합한 컴파운드의 확립이 필요한 실정 이대;]~3丄 그리하여 본 논문에서는 에폭시 재료의 첨가재와 충전재에 따른 내후성, 내트래킹성 및 salt-fog 시험을 통하여 옥외성능에 적합한 첨가물 종류, 배합조건 및 고성능화에 기여하고자 하였다.
제안 방법
- 하였다.(그림 2) 또한, 챔버 자체를 3° 기울여, 분사된 물을 드레인시켰으며, 전향판을 설치하여 분사된 fog가 직접적으로 시료에 미치지 않도록 하였다. 시료 표면에 50[mm] 간격을 띤 전극사이에 3[kV] 전압을 인가하여 60[V/nmlI의 평균전계로 조절하였다.
- 6[mVmin]으로 일정하게 하였으며, 33[kQ]의 직렬저항을 연결하여 시료에 흐르는 누설전류를 제한하였다. 시험 후, 트래킹 파괴시간과 트래킹진전길。], 침식깊이 등을 측정하여 시료의 내트래킹성을 평가하였다.
- 5[kV]로 일정하게 하였고 최대시험 시간은 6시간으로 정했으며, 60[mA] 이상의 전류가 2초간 연속적으로 흐를 때의 시간과 시료가 완전히 아래 방향으로 침식되어 관통된 시간을 파괴 시점으로 정의하였다. 본 연구에 사용된 오손액은 O.l[wt%0 NH4CI 수용액과 비이온계 계면활성제 isooctyljiienoxypolyethoxy-ethanol을 0.02[wt%] 첨가하여 오손액 전도도를 23[℃]에서 3.95±0.05[Q /nin]으로 조절하였고, 오손액의 유량은 0.6[mVmin]으로 일정하게 하였으며, 33[kQ]의 직렬저항을 연결하여 시료에 흐르는 누설전류를 제한하였다. 시험 후, 트래킹 파괴시간과 트래킹진전길。], 침식깊이 등을 측정하여 시료의 내트래킹성을 평가하였다.
- 있대丄4]. 본 연구에서는 형광 UV-B type la冋가 장착된 내후성 시험기(QUV~ac如erated weathering tester, Q-pand 社)에 시료를 노줄시켰다. 자외선 처 리는 최대 1000시간 동안 수행하였는데, 처리기간을 6시간은 자외선 조사, 2시간은 시료에 물방울이 맺히는 응죽(condensation)주기로 하여 8시간을 한 싸이클로 하고, 이를 반복 수행하였대;5丄 자외선 조사 주기 중, 최대 방사파장에서 자외선 조사강도와 분위기 온도는 각각 OG&Wm'/nm]와 50[℃]로 자동조절하였으며, 응축 주기는 수돗물이 필터를 통해 자외선 램프 아래 수조에 채워지고, 챔버온도가 40[℃]로 유지됨에 따라 수분이 시료에 응축되게 하였다.
- 표면을 따라 흐르는 누설전류 측정을 위해 데이타 취득시스템을 구성하였는데, 전류 lOtrnA]/} 흐를 때 1[V]이하의 전압이 인가될 수 있도록 100[Q]의 저항을 shunt 저항으로 사용하였으며, 취득 시스템 보호를 위해 제너다이오드를 사용하여 회로를 보호하였다 측정장치는 제품명 PCI-20428 [WKlntelligent Instrument 社), 분해능 16bit, 변환속도 최대 2[M田]의 성능을 가진 다기능 보드로 PC와 연결하여 구성하였고, 데이터 저장을 위해 Visual Designer 프로그램을 이용하여 상시 누설전류 파형과 평균값 파형을 저장하게 하였다. 분무된 염수는 수돗물에 화학용 NaCl을 첨가하여, 용액의 전도도를 1000[“S/cm]로 조절하였다.
- 그림 7은 염무시험 중에 시료의 누설전류를 측정한 결과이며, 그림 8은 100시간 단위로 측정한 평균누설전류의 값을 나타낸 것이다. 실험대상으M 내후성 시험에서 우수한 EP08과 EP02를 대상으로 하였으며, 비교적 내 트래킹성이 우수한 EP06, EPS', EP10번을 선정하여 500시간동안 염무 분위기에서 누설전류를 측정하였다. 내트래킹성이 우수하지만 자외선 조사로 인하여 발수성 변화가 큰 것은 제외하였다.
- 자외선 처 리는 최대 1000시간 동안 수행하였는데, 처리기간을 6시간은 자외선 조사, 2시간은 시료에 물방울이 맺히는 응죽(condensation)주기로 하여 8시간을 한 싸이클로 하고, 이를 반복 수행하였대;5丄 자외선 조사 주기 중, 최대 방사파장에서 자외선 조사강도와 분위기 온도는 각각 OG&Wm'/nm]와 50[℃]로 자동조절하였으며, 응축 주기는 수돗물이 필터를 통해 자외선 램프 아래 수조에 채워지고, 챔버온도가 40[℃]로 유지됨에 따라 수분이 시료에 응축되게 하였다. 이렇게 처리된 시료의 내후성 평가를 위해 처리표면에서 접촉각을 측정하였는데, 탈이온수 2[以]를 마이크로 적하장치를 이용하여 원하는 위치에 떨어뜨린 후; 10초 이내에 측정하였다. 정적접촉각을 동일 시료에서 5회 이상 측정하여 평균값을 나타내었다.
- 본 연구에서는 형광 UV-B type la冋가 장착된 내후성 시험기(QUV~ac如erated weathering tester, Q-pand 社)에 시료를 노줄시켰다. 자외선 처 리는 최대 1000시간 동안 수행하였는데, 처리기간을 6시간은 자외선 조사, 2시간은 시료에 물방울이 맺히는 응죽(condensation)주기로 하여 8시간을 한 싸이클로 하고, 이를 반복 수행하였대;5丄 자외선 조사 주기 중, 최대 방사파장에서 자외선 조사강도와 분위기 온도는 각각 OG&Wm'/nm]와 50[℃]로 자동조절하였으며, 응축 주기는 수돗물이 필터를 통해 자외선 램프 아래 수조에 채워지고, 챔버온도가 40[℃]로 유지됨에 따라 수분이 시료에 응축되게 하였다. 이렇게 처리된 시료의 내후성 평가를 위해 처리표면에서 접촉각을 측정하였는데, 탈이온수 2[以]를 마이크로 적하장치를 이용하여 원하는 위치에 떨어뜨린 후; 10초 이내에 측정하였다.
- 에폭시수지는 접착력이 강하기 때문에 금속 금형을 사용할 경우 이형이 어려워 주형하기 전에 내열도 100[℃]이상을 가지는 이 형제를 상 . 하부 금형에 도포하여 고화시킨 후 수지의 온도보다 성형 금형의 온도를 더 높게 70[℃]의 분위기에서 예열시킨 다음 주형하여 경화하였다 시료의 형상은 120x50x6.0[mm]의 판상으로 하였으며, 그 형상으로 내후성, 내트래킹성 및 salt-fog 시험을 수행하여 옥외성능의 적합성을 평가하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 에폭시 시료는 각종 충전재 및 첨가제가 포함된 글리시딜에스테르(glyddyl ester)계에 폭시수지이다. 이의 분자 구조를 그림 1에 나타내었다.
이론/모형
- 이를 트래킹(tra而电)이라 한다. 시료의 내 트래킹 성은 IEC Publication 587에 따라 시험하여 판정하였다 傍]. 시험전압은 교류 4.
성능/효과
- (2) 내트래킹 시험에서는 실리콘 오일을 첨가한 시료와 A7H 충전재가 사용된 시료가 다른 시료보다 트래킹 파괴 저항성이 우수하게 나타났다.
- [12]. EP01(74[wt%l)과 EP11 (60[wt%De 충전재의 첨가량을 달리한 시료로 내트래킹성에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 하지만, 점도의 차이로 시료 제작과정에서 고려되어야 하였다.
- 8C ]까지 감소하였다. 대체적으로 고에너지의 자외선 조사로 인하여 발수성 변화가 큰 것은 자외선 흡수제(ETINUVIN-P) 및 산화안정제 (IRGANOX-1010)가 첨가되지 않은 시료들과 실리콘오일이 첨가되지 않은 시료들이었으며, 충전재의 첨가량과 표면처리 방법은 표면 발수성 유지에 큰 영향은 없는 것으로 나타났다. 자외선 조사로 인하여 표면 특성이 변화하는 것은 산화되어 점차 극성기가 도입되기 때문이다.
- 내트래킹성이 우수하지만 자외선 조사로 인하여 발수성 변화가 큰 것은 제외하였다. 대체적으로내트래킹성이 우수한 시료에서 누설전류가 작게 나타났으며, 특히 내후성 평가 후 발수성 유지에 우수한 특성을 보인 EP08시료가 l[mA]~2[mA] 사이의 작은 누설전류로 유지하였다. 이 시료는 실리콘 오일이 첨가된 것으로 발수성 유지력이 뛰어나 누설전류 억제 효과가 나타난 것으로 판단된다.
- EP09시료는 EP06 시료에서 자외선 홉수제와 산화안정제가 포함되지 않은 시료로 트래킹 파괴시간이 약간 단축되었다. 실리콘 오일이 첨가된 EP07시료과 EP08시료는 대부분 트래킹 파괴기준을 통과하여 내트래킹성이 우수한 것으로 나타났다.
- 대체적으로내트래킹성이 우수한 시료에서 누설전류가 작게 나타났으며, 특히 내후성 평가 후 발수성 유지에 우수한 특성을 보인 EP08시료가 l[mA]~2[mA] 사이의 작은 누설전류로 유지하였다. 이 시료는 실리콘 오일이 첨가된 것으로 발수성 유지력이 뛰어나 누설전류 억제 효과가 나타난 것으로 판단된다. 동일하게 실리콘오일이 첨가되었지만 말단 관능기를 가진 실리콘 오일을 첨가한 EP07시료는 초기에 누설전류가 작게 나타났지만, 400시간 이후에 급진전하여 5[mA] 이상의 평균누설전류를 기록하여 다른 시료에 비해 높은 누설전류 값을 보였다 이는 저분자량 실리콘 오일이 확산하여 나타나는 발수성 회복력이 에폭시 수지와 결합되어 누설전류 억제특성이 나타나지 못했기 때문으로 판단된다.
후속연구
- 환경 스트레스로는 자외선, 열, 산성비 및 오염물 등이 있으며, 이러한 영향 중에 전기적 스트레스가 인가되어 성능이 저하하는 열화특성을 조사하는 것은 절연 파괴 사고방지의 관점에서 매우 중요하다口]. 또한, 옥외에 사용되는 고분자 절연재료의 장기신뢰성 확보에는 환경 스트레스와 내트래킹성 및 내후성에 관한 많은 연구가 필요하다. 옥외용으로 사용하는 고분자 절연재료에는 실리콘 고무, EPDM, EVA 및 각종 블랜드가 있으며, 그 중에서도 에폭시 수지는 다른 유기재료에 비해 절연성이 좋고, 성형 후의 내부결함이 적으며, 조성에 있어서도 균일하기 때문에 옥내 .
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