선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이와 같은 분해가스의 대부분은 절연유 중에 용해되므로, 예전부터 이들 유중용해가스를 추출, 분석하여 그 가스량 및 조성으로부터 변압기의 내부이상 유무 및 그 정도를 추정하는 유중가스분석법[1]이 적용되어 왔다. 따라서 본 논문에서는 유입 변압기의 절연유에 용해되어 있는 가스 성분읍 추출하기 위하여 멤브레인을 이용한 유중 수소 가스 농도 검지 시스템을 구성하여 멤브레인 종류에 따른 유중수소 가스 투과 특성을 조사하였다. 제작한 유중 수소가스 농도 검지 시스템은 기름 중에 웅해되어 있는 가스를 추출하기 위하여 멤브레인을 이용 하였으며 가스 농도 검출부는 여러 종류의 가스들 중에서 수소 가스에 민감하게 반응하는 화학 센서를 이용하여 가스 농도를 측정하였다.
- 8기압)를 유지하도록 설계하였다. 이러한 저진공상태는 멤브레인을 투과하는 가스의 속도를 증가시키기 위하여 고안하였다.
제안 방법
- 20시간씩 버블링 작업을 수행하였다. 50ppm H2/Air, 100ppm H2/Air, 500ppm H2/Air 의 각 가스를 충분한 시간에 걸쳐 절연유에 주입함으로써 절연유에 용해되도록실험 예비 작업을 진행하였다. 실험에 이용한 버블링 작업의 구성도는 그림 4와 같다.
- 먼저, 절연유(신유)에 충분한 양의 수소 가스가 용해되도록 하기 위하여 외부의 수소 가스 저장 용기로부터 각각 50ppm H2/Air, l00ppm H2/Air, 500ppm H2/Air를 각각 20시간씩 버블링 작업을 수행하였다. 50ppm H2/Air, 100ppm H2/Air, 500ppm H2/Air 의 각 가스를 충분한 시간에 걸쳐 절연유에 주입함으로써 절연유에 용해되도록실험 예비 작업을 진행하였다.
- 제작한 유중 수소가스 농도 검지 시스템은 기름 중에 웅해되어 있는 가스를 추출하기 위하여 멤브레인을 이용 하였으며 가스 농도 검출부는 여러 종류의 가스들 중에서 수소 가스에 민감하게 반응하는 화학 센서를 이용하여 가스 농도를 측정하였다. 멤브레인의 종류에 따른 유중 수소 가스 투과특성울 조사하기 위하여 시중에서 구할 수 있는 점밑여과막, 한외여과막 그리고 역삼투막 멤브레인에 대하여 실험을 수행하였다.
- 본 논문에서 제작한 유중 가스 추출 장치는 기존의 가스 부과 멤브레인을 이용한 유중 가스 추출 방식아의 효율을 개선하기 위하여 멤브레인의 가스 추출부에 압력장치를 추가하였으며 제작한 장치의 대략적인 구성도는 그림 2와 같다.
- 이 과정을 통해 절연유에 수소 가스를 용해시킨 후 한외여과막을 통과한 가스중에서 수소 가스 농도률 측정하였다.
- 8atm)을 인가한 결과 절연유가 유출되었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 막분리공정 전문가에게 자문을 구하는 중이며 현재까지 자문받은 결과로는 현재 사용중인 재질 이외의 um막을 사용할 것과 여러 종류의 기공 크기에 해당하는 다수의 um막을 구입하여 실험할 것을 제안받았다. 따라서, 현재 본 연구 수행을 위하여 국내 필터 제조 업체 및 판매 업체블 통하여 UF막에 대한 상품 정보를 수집하고 있으나, 대부분의상용화된 UF막의 경우 물에 대한 실험 정보는 다수 존재하고 있으며 기름에 관련한 분리막에 대한 정보 및 실험 결과는 전무한 상태이므로 실험에 맞는 UF막의 선정에 어려움이 따르고 있다.
- 절연유를 보관하는 절연유 보관 용기(오일 챔버), 가스 투과 멤브레인, 멤브레인을 투과한 가스가 유입되는가스 챔버, 멤브레인의 투과 속도 개선을 위한 전공 챔버, 수소 가스 농도를 측정하는 가스 센서 챔버 그리고 수소 가스 반응 센서로 구성되어 있다.
- 실험에 사용한 유중 가스 농도 검지 시스템은 절연유 샘플 보관 용기와 유중 가스 추출부와 수소 가스농도 검출부와 데이터 처리부로 나뉘어져 있다. 절연유샘퓰 보관 용기는 직육면체의 아크릴 재질로써 용기의 부피는 1200cm3(cc)이며 본 실헙 이후 방전 실험을 수행하기 위하여 제작한 고전압 실험 장치 양단 전극이 중앙부에 위치하도록 설계하였다. 또한, 측면부에는 멤브레인 필터를 투과한 유중 가스를 채집하는 가스 포집부가 있다.
- 따라서 본 논문에서는 유입 변압기의 절연유에 용해되어 있는 가스 성분읍 추출하기 위하여 멤브레인을 이용한 유중 수소 가스 농도 검지 시스템을 구성하여 멤브레인 종류에 따른 유중수소 가스 투과 특성을 조사하였다. 제작한 유중 수소가스 농도 검지 시스템은 기름 중에 웅해되어 있는 가스를 추출하기 위하여 멤브레인을 이용 하였으며 가스 농도 검출부는 여러 종류의 가스들 중에서 수소 가스에 민감하게 반응하는 화학 센서를 이용하여 가스 농도를 측정하였다. 멤브레인의 종류에 따른 유중 수소 가스 투과특성울 조사하기 위하여 시중에서 구할 수 있는 점밑여과막, 한외여과막 그리고 역삼투막 멤브레인에 대하여 실험을 수행하였다.
- 진공 챔버는 진공 발생기를 이용하여 저진공 상태 (약 0.8기압)를 유지하도록 설계하였다. 이러한 저진공상태는 멤브레인을 투과하는 가스의 속도를 증가시키기 위하여 고안하였다.
대상 데이터
- 본 논문의 유중 가스 추출 장치에 사용한 멤브레인 필터는 정밀여과막, 한외여과막 그리고 역삼투막의 세 종류이며 각각의 실험결과를 표 1에 나타내었다.
- 수행한다. 본 연구과제에서 사용중인 맴브레인 필터는 기공 크기가 0.01㎛ 이하의 폴리아미드 재질의 한외여과막(Ultrafiltration membrane : UF막) 평막 필터이다. 멤브레인 선정 과정과 실험 결과에 대한 자세한 설명은 다음 절에 수록하였다.
- 실험에 사용한 유중 가스 농도 검지 시스템은 절연유 샘플 보관 용기와 유중 가스 추출부와 수소 가스농도 검출부와 데이터 처리부로 나뉘어져 있다. 절연유샘퓰 보관 용기는 직육면체의 아크릴 재질로써 용기의 부피는 1200cm3(cc)이며 본 실헙 이후 방전 실험을 수행하기 위하여 제작한 고전압 실험 장치 양단 전극이 중앙부에 위치하도록 설계하였다.
성능/효과
- 얻었다. 그 이유는 표 1에 나타난 역삼투막의 동작조건을 고려할때 역삼투막을 정상적으로 동작시키기 위하여 약 20atm 이상의 압력을 인가하여야 하는데 현재연구 수행중에 아크릴 재질로 제작한 절연유 보관 용기의 경우 그와 같은 높은 압력 상태를 유지할 수 없으므로 역삼투막의 적용성 여부룰 판단하기 위하여 절연유보관 용기에 절연유는 방출시키고 H2 500ppm/Air의 기체만을 보관하고 가스 챔버 사이에 역삼투막을 설치한 후 투과 정도를 관찰하였으나 가스조차 투과하지 못한다는 결론을 얻었다. 따라서, 유중 가스 추출부에 역삼투막을 사용하기 위하여는 절연유 보관 용기를 금속 재질로 고압 상태에 견디도록 특수 제작하여야 하지만, 제작에 따른 어려움이 많은 상황이다.
- 그러나, 투과 속도를 개선시키기 위하여 UF막의 추출부에 부압(약0.8atm)을 인가한 결과 절연유가 유출되었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 막분리공정 전문가에게 자문을 구하는 중이며 현재까지 자문받은 결과로는 현재 사용중인 재질 이외의 um막을 사용할 것과 여러 종류의 기공 크기에 해당하는 다수의 um막을 구입하여 실험할 것을 제안받았다.
- 정도면 센서 출력이 포화됨을 알 수 있었다. 또한, 멤브레인을 투과하는 가스 속도를 개선시키기 위하여 압력을 인가하는 경우 멤브레인을 통하여 절연유 보관 용기로부터 절연유가 유출되는 현상을 관찰하였으며 실험실메서 보유중인 멤브레인으로는 부압력을 인가하여 가스투과 속도를 향상시키는 실험에는 부족하다는 것을 확인하였다. 이러한 현상을 개선하기 위하여 멤브레인의 재질 및 기공 크기가 다른 여러가지 한외여과막을 이용하여 향후 실험을 계속할 예정이다.
- 실험 결과는 현재 연구 수행중인 유중 가스 추출부에 사용한 멤브레인은 압력을 인가하지 않은 경우 대략 10분 정도면 센서 출력이 포화됨을 알 수 있었다. 또한, 멤브레인을 투과하는 가스 속도를 개선시키기 위하여 압력을 인가하는 경우 멤브레인을 통하여 절연유 보관 용기로부터 절연유가 유출되는 현상을 관찰하였으며 실험실메서 보유중인 멤브레인으로는 부압력을 인가하여 가스투과 속도를 향상시키는 실험에는 부족하다는 것을 확인하였다.
- 역삼투막(R0막)의 경우 실험에 사용한 표준 2종 2호의 절연유에 대하여 실험한 결과 현재 수행중인 연구 과제에서 제작한 유중 가스 추출부로써 부적합하다는 결론을 얻었다. 그 이유는 표 1에 나타난 역삼투막의 동작조건을 고려할때 역삼투막을 정상적으로 동작시키기 위하여 약 20atm 이상의 압력을 인가하여야 하는데 현재연구 수행중에 아크릴 재질로 제작한 절연유 보관 용기의 경우 그와 같은 높은 압력 상태를 유지할 수 없으므로 역삼투막의 적용성 여부룰 판단하기 위하여 절연유보관 용기에 절연유는 방출시키고 H2 500ppm/Air의 기체만을 보관하고 가스 챔버 사이에 역삼투막을 설치한 후 투과 정도를 관찰하였으나 가스조차 투과하지 못한다는 결론을 얻었다.
- 그러나, 절연유로부터 투과되는 가스 속도를 개선시키기 위하여 한외여과막의 추출부에 압력을 인가한 결과 절연유가 유출되었으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 현재 사용중인 재질 이외의 한외여과막을 사용하는 방안과 다른 기공 크기를 갖는 다수의 한외여과막에 대하여 실험할 예정이다. 역샴투막의 경우 절연유중 가스 추출 실헙을 수행한 결과 현재 연구 수행중인유중 가스 추출부로써 부적합하다는 결론을 얻었다. 그 이유는 앞서 언급한 역삼투막의 동작 조건을 고려할 때역삼투막을 정상적으로 동작시키기 위하여 약 20atm 이상의 압력을 인가하여야 하는데 현재 연구 수행중에 아크릴 재질로 제작한 절연유 보관 용기의 경우 그와 같은 높은 압력 상태를 유지할 수 없다는 것이다.
- 정밀여과막(MF막)의 경우 현재 실험에 사용한 표준 2 종 2호의 절연유에 대하여 거공 크기 0.l㎛ 0.2㎛ 0.45㎛ Cellulose acetate재질의 정밀여과막을 적용한 결과 다른 여과막에 비하여 막의 기공 크기가 커서 절연유가 누출되므로 유중 가스 추출을 위하여 정밀여과막의 사용이 불가함을 확인하였다. 이는 정밀여과막의 재질에 곤련한 문제보다는 기공 크기가 큼으로 인하여 발생하는 현상으로 사료된다.
- 정밀여과막을 이용하여 가스 추출 실험을 수행한 결과멤브레인의 기공 크기가 커서 절연유가 누출되는 실험 결과를 확인하몄으며, 유중 가스 추출을 위하여 정밀여과막의 사용이 불가함을 확인하였다. 이는 정밀여과막의 재질에 관련한 문제보다는 기공 크기가 큼으로 인하며 발생하는 현상으로 사료된다.
- 한외여과막(UF막)의 경우 실험에 사용한 표준 2종 2호의 절연유에 대하여 실험한 결과 현재 수행중인 연구과제의 유중 가스 추출부로써 적합하다는 결론을 얻었다. 그러나, 투과 속도를 개선시키기 위하여 UF막의 추출부에 부압(약0.
- 이는 정밀여과막의 재질에 관련한 문제보다는 기공 크기가 큼으로 인하며 발생하는 현상으로 사료된다. 한외여과막의 경우 절연유메 대하여 가스 추출 실험을 수행한 결과 현재 수행중인 연구 과제의 유중 가스 추출부로써 적합하다는 결론을 얻었다. 그러나, 절연유로부터 투과되는 가스 속도를 개선시키기 위하여 한외여과막의 추출부에 압력을 인가한 결과 절연유가 유출되었으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 현재 사용중인 재질 이외의 한외여과막을 사용하는 방안과 다른 기공 크기를 갖는 다수의 한외여과막에 대하여 실험할 예정이다.
후속연구
- 한외여과막의 경우 절연유메 대하여 가스 추출 실험을 수행한 결과 현재 수행중인 연구 과제의 유중 가스 추출부로써 적합하다는 결론을 얻었다. 그러나, 절연유로부터 투과되는 가스 속도를 개선시키기 위하여 한외여과막의 추출부에 압력을 인가한 결과 절연유가 유출되었으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 현재 사용중인 재질 이외의 한외여과막을 사용하는 방안과 다른 기공 크기를 갖는 다수의 한외여과막에 대하여 실험할 예정이다. 역샴투막의 경우 절연유중 가스 추출 실헙을 수행한 결과 현재 연구 수행중인유중 가스 추출부로써 부적합하다는 결론을 얻었다.
- 또한, 멤브레인을 투과하는 가스 속도를 개선시키기 위하여 압력을 인가하는 경우 멤브레인을 통하여 절연유 보관 용기로부터 절연유가 유출되는 현상을 관찰하였으며 실험실메서 보유중인 멤브레인으로는 부압력을 인가하여 가스투과 속도를 향상시키는 실험에는 부족하다는 것을 확인하였다. 이러한 현상을 개선하기 위하여 멤브레인의 재질 및 기공 크기가 다른 여러가지 한외여과막을 이용하여 향후 실험을 계속할 예정이다.
- 향후 연구 과제로써는 실험 조건에 일치하는 멤브레인믈 선정하여 완성 예정인 유중 가스 농도 검지 시스템과부분 방전 시험을 병행하면 산업체 현장에서 발생하는변압기 이상현상에 대한 기초 데이터 베이스를 구축하여추후 변압기 이상유무 진단에 필요한 데이터로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.