In this study, the characteristics of electrostatic attenuation in plain shape glass filament sample (0.29 mm thickness, cross section of $12.25cm^2$, $16cm^2$, $20.25cm^2$) for insulator has been measured at temperature of $5^{\circ}C{\sim}38^{\circ}C$, h...
In this study, the characteristics of electrostatic attenuation in plain shape glass filament sample (0.29 mm thickness, cross section of $12.25cm^2$, $16cm^2$, $20.25cm^2$) for insulator has been measured at temperature of $5^{\circ}C{\sim}38^{\circ}C$, humidity of 50%~90%. The results of this study are as follows. In case of samples that the cross section is $12.25cm^2$, $16cm^2$, $20.25cm^2$ at humidity of 50%~90%, it found that the electrification voltage of electrostatic increased with increasing temperature, with a return to decrease at $20^{\circ}C$. In case of samples that the cross section is $12.25cm^2$, $16cm^2$, $20.25cm^2$ at temperature of $5^{\circ}C{\sim}38^{\circ}C$, it found that the electrification voltage of electrostatic decreased with increasing humidity. In case of the sample at temperature of $20^{\circ}C$ and humidity of 65%, 75%, it found that the electrification voltage of electrostatic increased with increasing cross section. In case of the sample at humidity of 65% and cross section of $12.25cm^2$, the time that it takes to reduce electrification voltage of electrostatic in half decreased to 0.912s, 0.736s, 0.673s with increasing temperature to $10^{\circ}C$$20^{\circ}C$, $30^{\circ}C$.
In this study, the characteristics of electrostatic attenuation in plain shape glass filament sample (0.29 mm thickness, cross section of $12.25cm^2$, $16cm^2$, $20.25cm^2$) for insulator has been measured at temperature of $5^{\circ}C{\sim}38^{\circ}C$, humidity of 50%~90%. The results of this study are as follows. In case of samples that the cross section is $12.25cm^2$, $16cm^2$, $20.25cm^2$ at humidity of 50%~90%, it found that the electrification voltage of electrostatic increased with increasing temperature, with a return to decrease at $20^{\circ}C$. In case of samples that the cross section is $12.25cm^2$, $16cm^2$, $20.25cm^2$ at temperature of $5^{\circ}C{\sim}38^{\circ}C$, it found that the electrification voltage of electrostatic decreased with increasing humidity. In case of the sample at temperature of $20^{\circ}C$ and humidity of 65%, 75%, it found that the electrification voltage of electrostatic increased with increasing cross section. In case of the sample at humidity of 65% and cross section of $12.25cm^2$, the time that it takes to reduce electrification voltage of electrostatic in half decreased to 0.912s, 0.736s, 0.673s with increasing temperature to $10^{\circ}C$$20^{\circ}C$, $30^{\circ}C$.
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제안 방법
1) 이 연구에서는 온도 5℃～38℃, 습도 50%～90%의 환경에서 두께 0.29 mm, 단면적이 12.25 cm2, 16 cm2, 20.25 cm2인 평직 형태(plain shape)의 절연용 유리섬유의 정전기 대전완화 특성을 측정한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.
그림 1에 정전기 전하량 측정회로를 나타내었으며, 항온‧항습계로 온도 5∼38℃까지 5℃씩 상승시키면서, 습도는 50∼90%까지 5%씩 상승시켜 가면서 1분 동안 정전기 대전 및 완화를 측정했다.
그림 2에 시료를 코로나 방전에 의해 임의로 대전시키는 구동기, 코로나를 발생시키기 위한 고압직류 전원, 소자를 위에 놓고 회전시키는 턴테이블 및 모터, 시료의 전위를 픽업하는 수신기와 증폭기, 또 완화되는 전하로부터 반감기를 측정하는 analyzer가 부착, 이를 조작하는 조작부 등으로 구성되어 있는 Static Honestmeter의 구조를 나타내었으며 턴 테이블(turn table)을 1,550 rpm의 속도로 회전시키면서 시료에 10 kV의 전압을 20 mm 떨어진 시료에 인가하여 대전되는 대전전압이 3 kV인데 두께 0.29 mm이며, 12.25 cm2, 16 cm2, 20.25 cm2인 시료를 장착한 후 온도 5∼38℃, 습도 50∼90%의 환경에서 10 kV의 직류 고전압을 코로나 방전형으로 인가시켜 그 검출치가 포화치(saturation level)에 도달한 후 고압인가를 차단시키고, 그 후 60 sec 동안 시료 표면상의 전위 감쇠상태를 연속적으로 측정하였다.
본 실험에서 사용한 절연용 장유리 섬유 시료의 배합을 표 1과 같이 하여, 혼합된 무기 원료들을 1,500℃이상의 고온 용해로 속에서 용융, 청징, 균질화한 후 1,250℃ 정도의 온도로 유지된 용융 유리가 ‘bushing’이라는 성형기의 노즐을 통하여 미세한 장섬유 형태로 인출한 후 수천 개의 장섬유를 size라고 불리는 유기물 계통의 물질로 코딩하고 결합 및 접속시켜 direct roving을 위사와 경사로 나누어 직물 형태로 직조하였다.
시료에 전하를 인가하여 전하의 분포가 정상상태에 도달한 후 전원을 차단했다. 이때의 시료의 전위를 10 kV라 하면 60초 후에는 누설전류에 의한 전하의 감소분만큼 시료 전위가 강하하며 그때의 전위 V[V]는 시료의 누설저항 Rc[Ω]과 정전용량 C[F]에 의해 다음 식과 같이 된다.
또한, 높은 비인장강도, 전기절연성, 내열성 등의 특성을 가진 E-glass 조성의 유리장섬유는 FRP(유리섬유 강화 플라스틱) 보강 재료로 사용되며, 여러 가지 성형공법을 적용하여 전기, 전자부품, 건설, 자동차, 선박, 항공산업 등의 다양한 분야에 사용되고 있다 [2]. 이 연구에서는 두께 12.25 cm2, 16 cm2, 20.25 cm2인 평직 형태(plain shape)의 E-glass 조성의 절연용 유리장 섬유 시료를 온도 5℃～38℃, 습도 50%～90%의 환경에서 정전기 대전완화 특성을 측정하고 검토하였다 [3-7].
정전기를 발생시켜 주는 직류 코로나 방전식의 chopper형의 D.C(±), 0～10 kV)의 가변형인 Static Honestmeter(일본: Shishido 정전기(type H-0110)), 분석용으로 Honest Analyzer(일본: Shishido 정전기(type V1)), Thermal Printer (일본: DPU-411, 열감지식 Seriai Dot 방식) 및 온도와 습도의 환경 조성을 위하여 항온·항습계를 사용하였다.
성능/효과
2) 단면적이 12.25 cm2, 16 cm2, 20.25 cm2인 시료 모두 50∼90% 습도 환경의 대전전압이 온도의 증가와 더불어 서서히 증가하다가 약 20℃를 피크로 서서히 감소함을 확인하였다.
3) 단면적이 12.25 cm2, 16 cm2, 20.25 cm2인 시료 모두 5∼38℃의 온도 환경, 대전전압이 습도의 증가와 더불어 서서히 감소함을 확인하였다.
4) 온도가 20℃일 때, 습도가 65%, 75%인 경우 모두 표면적이 증가할수록 정전기의 대전전압은 증가함을 확인하였다.
5) 습도가 65%일 때, 표면적이 12.25 cm2인 경우 대전전압이 1/2로 완화되는 시간은 온도가 10℃ 20℃, 30℃ 증가하면 0.912초, 0.736초, 0.673초로 감소함을 확인하였다.
87 kV로 증가하였다. 이는 습도가 높아질수록 대전완화 전압은 낮아졌으며, 표면적이 높아질수록 대전완화 전압은 서서히 증가하였는데 이 결과로부터 표면적이 습도의 함량보다 더 영향을 미침을 알 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
E-glass 조성의 유리장섬유의 특성은?
유리 장섬유는 굵기가 10 ㎛～23 ㎛ 정도의 비결정질이므로 폐에 침착될 우려가 없다. 또한, 높은 비인장강도, 전기절연성, 내열성 등의 특성을 가진 E-glass 조성의 유리장섬유는 FRP(유리섬유 강화 플라스틱) 보강 재료로 사용되며, 여러 가지 성형공법을 적용하여 전기, 전자부품, 건설, 자동차, 선박, 항공산업 등의 다양한 분야에 사용되고 있다 [2]. 이 연구에서는 두께 12.
유리섬유가 1935년 FRP산업을 확대하게 된 이유는?
에서 개발 후 1938년 Corning Glass와의 합작으로 Owens-corning Fiberglass Corporation을 설립하여 고온에서 견디는 가는 전선의 절연재료로 적용되는 초기 장섬유 응용품은 개발하였으며, 조성에서부터 전기적 절연 특성을 고려하여 “E” glass라고 불리는 새로운 조성을 확립하게 되었다. 1935년에 상온경화용 폴리에스터 수지에 “E” glass fiber가 강화된 제품이 구조재 및 내열재로 사용되면서 FRP 산업을 확대하게 되었다 [1]. 유리 장섬유는 굵기가 10 ㎛～23 ㎛ 정도의 비결정질이므로 폐에 침착될 우려가 없다.
유리 장섬유가 폐에 침착될 우려가 없는 이유는?
1935년에 상온경화용 폴리에스터 수지에 “E” glass fiber가 강화된 제품이 구조재 및 내열재로 사용되면서 FRP 산업을 확대하게 되었다 [1]. 유리 장섬유는 굵기가 10 ㎛～23 ㎛ 정도의 비결정질이므로 폐에 침착될 우려가 없다. 또한, 높은 비인장강도, 전기절연성, 내열성 등의 특성을 가진 E-glass 조성의 유리장섬유는 FRP(유리섬유 강화 플라스틱) 보강 재료로 사용되며, 여러 가지 성형공법을 적용하여 전기, 전자부품, 건설, 자동차, 선박, 항공산업 등의 다양한 분야에 사용되고 있다 [2].
참고문헌 (8)
J. Y. Nam, S. Ray, and M. Okamoto, Macromolecules, 36, 7126 (2003). [DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ma034623j]
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