[논문]정수기용 압축기의 안전성 평가 및 소손 패턴 분석에 관한 연구

최충석

doi:10.14346/jkosos.2013.28.2.021

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to provide basic data for the safety assessment of a water purifier when water leaks due to inappropriate maintenance and the examination of the cause of accidents related to the leak. Due to its inspection and management by non-specialists, if a leak occurs in a water p...

The purpose of this study is to provide basic data for the safety assessment of a water purifier when water leaks due to inappropriate maintenance and the examination of the cause of accidents related to the leak. Due to its inspection and management by non-specialists, if a leak occurs in a water purifier with the water level controller being inclined, it may result in the failure of the compressor, power supply line, PCB, etc. The analysis of the thermal diffusion pattern of water purifier compressors using a thermal image camera shows that its maximum temperature was approximately $80^{\circ}C$. In addition, its operating current was a maximum of 13 A and the system's operating current was approximately 1.7 A after the compressor was charged. It was found that the housing type power cable cover of the compressor had the effect of preventing electric shock but has poor flame resistance. Furthermore, the performance of the overload protector, PTC relays, etc., was excellent but they have potential for problems as metallic terminals were exposed, resulting in the potential of a safety related accident. The terminals and their surface damaged by the tracking showed a trace of carbonization and the resistance between terminals was measured to be approximately $8{\Omega}$. In addition, while the tracking was proceeding, the fuse and circuit breaker installed for system protection did not operate.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 가정용 냉온정수기의 압축기가 가동될 때와 정지 상태일 때의 발열확산 패턴을 분석하였으며, 누수에 의해 전원 공급 단자부에서 트래킹이 발생했을 때의 소손 패턴을 해석하여 사고원인 규명의 기초자료를 확보하는데 있다.

성능/효과

1) 대부분의 압축기는 정수기의 후면 하단에 설치되어 있고, 방열을 위해 개방형 구조를 갖고 있어서 위험요소에 쉽게 노출되는 취약점이 있는 것으로 조사되었다.
2) 비전문가에 의한 점검 및 관리 등으로 FLC가 기울어진 상태가 되면 누수가 발생하여 압축기, 전원선 및 PCB 등이 위험에 노출될 수 있는 것으로 확인되었다.
3) 열화상카메라를 이용한 압축기의 열확산 패턴 분석에서 최고 온도는 약 80℃로 기록되었으며, 전반적인 특성은 양호한 것으로 측정되었다. 또한 압축기의 초기운전 전류는 최대 13 A가 흘렀으며, 압축기가 충전이 완료된 후 시스템의 운전 전류는 약 1.
3) 열화상카메라를 이용한 압축기의 열확산 패턴 분석에서 최고 온도는 약 80℃로 기록되었으며, 전반적인 특성은 양호한 것으로 측정되었다. 또한 압축기의 초기운전 전류는 최대 13 A가 흘렀으며, 압축기가 충전이 완료된 후 시스템의 운전 전류는 약 1.7 A가 흘렀다.
4) 압축기 전원선 단자의 덮개는 하우징 타입을 적용하고 있어서 견고하나 난연성이 없으므로 적절한 소재로 교체가 요구된다. 또한 압축기의 과부하보호기 및 PTC-릴레이 등은 성능이 우수하였으나 금속성 단자가 있어서 사고의 위험성이 있다.
5) 압축기의 단자부에 누수가 발생했을 때 초기에는 간헐적인 불꽃이 발생하다가 단자 사이에 트래킹 경로가 형성되면 화염은 순간적으로 커지는 것을 확인할 수 있었다.
6) 트래킹에 의해 소손된 단자 및 표면은 탄화흔적이 발생하였고, 단자 사이의 저항은 8 Ω 정도로 측정되었다. 또한 트래킹이 진행되는 동안 시스템 보호를 위해 설치된 퓨즈 및 차단기 등은 작동하지 않았다.

후속연구

5(c)는 릴레이 덮개를 제거한 후 압축기의 전원 연결 단자를 나타낸 것이다. 연결단자의 덮개는 하우징 타입을 적용하고 있어서 견고하지만 난연 성능이 규정에 부합하지 못하므로 적절한 소재로의 변경이 요구된다. 그림 5(d)는 상부의 과부하보호기(OLP; overload protector)와 하부의 PTC-릴레이(Positive Temperature Coefficient thermistor relay) 등은 과전류의 유입을 적절하게 차단할 수 있도록 설계되어 있었다.
4) 압축기 전원선 단자의 덮개는 하우징 타입을 적용하고 있어서 견고하나 난연성이 없으므로 적절한 소재로 교체가 요구된다. 또한 압축기의 과부하보호기 및 PTC-릴레이 등은 성능이 우수하였으나 금속성 단자가 있어서 사고의 위험성이 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정수기 내부에서 에너지 전달과정은?	정수기 내부에 지그재그로 연결된 튜브 안의 냉매가 냉장실을 거치면서 낮은 압력의 기체로 변한 것을 높은 압력의 기체로 변환시켜 다시 응축기로 전달하는 주요한 기관 중 하나이다. 에너지의 전달 과정은 응축기→증발기→압축기→응축기 순서이다. 정수기에서 압축기는 전동기로 되어 있으며, 낮은 압력의 기체 상태인 냉매를 압축하기 위해서 전동기가 작동된다.
	압축기의 사용 분야는?	일반적으로 펌프는 액체를 압축하는 것이고 압축기는 기체에 압력을 가하여 압력과 속도를 변환시킨다는 점에서 펌프와 구별된다. 압축기는 냉장고, 정수기, 유압기 및 송풍기 등 사용범위는 매우 다양하다. 압축기의 형식은 positive displacement type과 dynamic type 등으로 나눌 수 있다.
	압축기의 두 가지 형식은?	압축기는 냉장고, 정수기, 유압기 및 송풍기 등 사용범위는 매우 다양하다. 압축기의 형식은 positive displacement type과 dynamic type 등으로 나눌 수 있다. 포지티브 디스플레이스먼트형 압축기의 대표적인 예로는 왕복 피스톤식 압축기가 있으며, 공장용 압축공기의 공급에 많이 사용된다.

참고문헌 (12)

Seung-Hun Lee, "Theory and Practice of Fire Investigation", Honghwa Technology Publishing Co., pp.2-4,91-92, 2009.
National Emergency Management of Tokyo, "Fire Investigation( 3rd, Electrical Fire)", Association Prevent Disasters of Tokyo, pp. 97-107, 2007.
Mark W. Earlet et al., "National Electrical Code Handbook (NFPA 70)", Article 440, 2008.
Chung-Seog Choi, Hyun-Woo, Kim, Kyung-Sup Lee, Yang- Su Lim, Chun-Ha Lee and Jae-hee Chung, "Electrical Fire Engineering", Honghwa Technology Publishing Co., pp. 189-198, 405-409, 2004.
Ki-Jung Park, Dong-Soo Jung, "Performance of Alternative Refrigerant R430A on Domestic Water Purifiers", ELSEVIER Energy Conversion and Management, Vol. 50, pp. 3045-3050, 2009.

상세보기
Ki-Yeon Lee, Chung-Seog Choi, Dong-Ook Kim, Hyang-Kon Kim and Dong-Woo Kim, "Research on Improvement of Power Control System of Cold & Hot Water Purifier", The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 56P, No. 1, pp. 45-50, 2007.
Dong-Ook Kim, Hyung-Jun Kil, Hyun-Wook Moon, Hyang- Kon Kim and Chung-Seog Choi, "A Study on the Heating Factor of Thermostat due to the Using Environment", Spring Conference of the Korea Society of Safety, pp. 207-212, 2007.
Dong-Ook Kim, Chung-Seog Choi, Hyun-Wook Moon, Ki- Yeon Lee, Hyang-Kon Kim, "The Protective Countermeasure of Water Purifier PCB according to Abnormal Voltage", The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 21, No. 8, pp. 64-70, 2007.

원문보기 상세보기
Chung-Seog Choi, "A Study on the Power Properties and Thermal Pattern of Compressibility for Water Purifier", Fall Conference of the Korean Institute of Electrical Engineers, pp. 195-197, 2012.
Chung-Seog Choi, Hyang-Kon Kim, Dong-Ook Kim, Dong- Woo Kim, "The Analysis of Voltage Waveform and Oxidation Growth of Conductor with Series Arc", The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 55P, No. 3, pp. 146-152, 2006.
Kil-Mok Shong, Chung-Seog Choi, Young-Su Roh, Hee-Ro Kwak, "Carbonization Characteristics of Phenolic Resin Deteriorated by Tracking," The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers, 53C-1-1, pp. 1-7, 2004.
Chung-Seog Choi, Kil-Mok Shong, Dong-Woo Kim, "The Analysis of the Fire Cause between Source Terminals of RCD Case", Journal of Korean Institute of Fire Science and Engineering, Vol. 17, No. 4, pp. 13-19, 2003.

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