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문제 정의
- 본 연구에서는 실제 운용 현장에서 접지 노이즈 신호, 접지저항 및 배선 구성 회로를 측정 분석하였고, 분석된 결과를 토대로 이들 노이즈 신호를 제거할 수 있는 접지시스템 및 내부 보호 설비를 설계 제안하여 시공하였다.
- 본 연구에서는 전산 설비와 전원 설비간의 접지설비 혼용과 배선의 단순 연결 상태 하에 나타나는 노이즈 전류로 인해 발생하는 문제점과 다양한 크기로 증폭, 순환되는 노이즈 전류에 대한 실제 현상을 다루었다[5,6]. 다양한 경로의 전원 노이즈전류와 운용 설비 노이즈 전류를 실측하여 간섭과 오동작에 원인이 되는 노이즈 순환과 루프 특성을 분석할 수 있었고, 그 개선책을 제안하여 현장 시공을 통해 개선 효과를 검증하였다.
제안 방법
- 5) 고기능의 접지 전극을 적용하여 접지 임피던스 저감과 노이즈 전류의 방전성 확보하는 방안을 제시하였다.
- [1]-[3] 접지 시스템 설계는 분석된 대지저항률 값을 적용하여 CDEGS MALT 모듈를 통해 설계 시뮬레이션 하였다. 내부 배선 및 보호회로 구성을 위한 설계 시뮬레이션은 CDEGS의 MALZ와 HIFREQ 모듈을이용하였으며, 접지시스템의 현장 설치는 내부 배선과의 접속 위치를 고려하여 시공되었고, 시공 결과를 시뮬레이션 결과와 비교 하여 성능을 확인하였다.
- . 다양한 경로의 전원 노이즈전류와 운용 설비 노이즈 전류를 실측하여 간섭과 오동작에 원인이 되는 노이즈 순환과 루프 특성을 분석할 수 있었고, 그 개선책을 제안하여 현장 시공을 통해 개선 효과를 검증하였다. 노이즈 신호 크기 및 주파수특성에 따라 안정성을 개선할 수 있는 내부 배선 회로 구성을 제안하였고, 접지저항 뿐만 아니라 노이즈 전류 방전성을 개선한 우수한 접지성능의 접지시스템을 설계 제안 하여 시공 결과를 확인함으로써 개선 보강전의 노이즈 데이터와 시공 개선 후 재 측정된 노이즈 데이터가 정량적 값으로 개선되는 효과도 검증하였다.
- 현장 설비의 운용 사양을 파악함으로써 접지 노이즈 전류의 신호 특성을 예측할 수 있고, 그에 따른 접지 임피던스 및 라인 임피던스를 고려한 접지설비구성을 설계하여 발생 노이즈 및 유도 전류를 안전하게 방전할 수 있는 구조를 제안할 수 있다. 다양한 구동 설비, 제조공정, 운용 시스템에 영향을 미치는 노이즈의 단계적 차단과 제거 설비를 제안함으로써 최적의 현장 운용 환경을 확보할 수 있도록 한다.[3,4,7] 이를 통해 설비 운용의 안정화를 확보하고, 가동 효율을 높여 생산성 제고와 경비절감의 효과를 얻는다.
- 내부 배선 및 보호회로 구성을 위한 설계 시뮬레이션은 CDEGS의 MALZ와 HIFREQ 모듈을이용하였으며, 접지시스템의 현장 설치는 내부 배선과의 접속 위치를 고려하여 시공되었고, 시공 결과를 시뮬레이션 결과와 비교 하여 성능을 확인하였다. 또한 시공 후 개선 효과를 확인하기 위해 설비의 운용 상태 하에 접지 노이즈 신호를 재 측정하여 개선 전후의 노이즈신호의 측정 결과를 비교하여 제안 보호 설비의 성능을 최종 확인하였다.[10]
- 연구에 적용된 접지공법은 XIT 서지저감 접지봉을 활용한 보링공법으로 설계하였고, 접지전극의 배치 구조는 건물 주위에서 배치를 통해 지중 서지 유입 차단 및 방전 경로를 확보하도록 설계하였다. 설계 접지저항치는 0.98ohm 이고, 설계하였고, 시뮬레이션 수행은 CDEGS MALT S/W로 실행하였으며, (그림4a)는 설계 접지전극의 배치 구조 및 시뮬레이션 파형을 나타내고, (그림4b)는 접지전극의 지중 전위 상승치를 나타낸다.[2~5,7]
- 39m, 하층은 10,000m까지 분석하였다. 연구에 적용된 접지공법은 XIT 서지저감 접지봉을 활용한 보링공법으로 설계하였고, 접지전극의 배치 구조는 건물 주위에서 배치를 통해 지중 서지 유입 차단 및 방전 경로를 확보하도록 설계하였다. 설계 접지저항치는 0.
- 운용중인 설비의 접지성능 및 접지 노이즈신호를 측정 분석하여 접지트러블 발생 환경을 분석하고, 설비의 안정화 및 운영 환경을 개선하기 위해 접지시스템 노이즈 신호를 측정 분석하였다. (그림3)은 운용 설비의 접지시스템을 나타낸다.
- 장비 간에 직렬 연접된 접지 배선을 노이즈 발생원에 따라 분리배선하였고, 전원용 접지단자함과 컴퓨터 장비용 접지단자함을 분리 신설하여 각 장비별로 접지선을 직접 인출하여 장비에 접속함으로써 루프배선을 제거하였다.[9] 주접지선은 GV100SQ로 신설된 접지봉에서 신설 접지단자함에 인입하였으며, 접지단자함에서 GV22SQ로 장비까지 독립적으로 접지선을 인출함으로써 독립적 노이즈 방전 경로를 확보하였고, 컴퓨터실에서 케이블 트레이를 통해 변전실로 인출되는 접지선을 확인하여 제거함으로써 전원 노이즈 전류가 컴퓨터실의 약전 설비로 유입되는 것을 차단하였고, 장비내 케이블 트레이와 장비 외함을 분리함으로써 노이즈 순환의 경로를 제거하였다.
- 접지 시공의 외부 접지전극 설치는 설계 시뮬레이션된 접지전극의 설계 구조와 동일하게 XIT 서지저감 방사침 접지봉 6m X 5sets를 간격을 두고 건물 주위에 배치하고, BC100SQ 나동선으로 매설하여 접속하였고, 내부 배선은 지중 전극에서 접지선을 인출하여 설치된 접지단자함에 접속한 후 등전위 배선 및 보호 배선을 구성하였다.[7]
- 접지저항은 내부에서 클램프온 측정기를 이용하여 측정하였다.[7]
- 접지시스템을 통해 노이즈 순한 구조를 차단하고 접지 등전위 본딩을 통한 설비간의 전위차를 제거함으로써 운용 설비에 치명적 영향을 미치는 노이즈 전류의 발생 환경을 차단 개선할 수 있다. 현장 설비의 운용 사양을 파악함으로써 접지 노이즈 전류의 신호 특성을 예측할 수 있고, 그에 따른 접지 임피던스 및 라인 임피던스를 고려한 접지설비구성을 설계하여 발생 노이즈 및 유도 전류를 안전하게 방전할 수 있는 구조를 제안할 수 있다. 다양한 구동 설비, 제조공정, 운용 시스템에 영향을 미치는 노이즈의 단계적 차단과 제거 설비를 제안함으로써 최적의 현장 운용 환경을 확보할 수 있도록 한다.
대상 데이터
- 2Ω.m이며, 상층두께는1.18m, 중층 두께는 0.39m, 하층은 10,000m까지 분석하였다. 연구에 적용된 접지공법은 XIT 서지저감 접지봉을 활용한 보링공법으로 설계하였고, 접지전극의 배치 구조는 건물 주위에서 배치를 통해 지중 서지 유입 차단 및 방전 경로를 확보하도록 설계하였다.
데이터처리
- [1]-[3] 접지 시스템 설계는 분석된 대지저항률 값을 적용하여 CDEGS MALT 모듈를 통해 설계 시뮬레이션 하였다. 내부 배선 및 보호회로 구성을 위한 설계 시뮬레이션은 CDEGS의 MALZ와 HIFREQ 모듈을이용하였으며, 접지시스템의 현장 설치는 내부 배선과의 접속 위치를 고려하여 시공되었고, 시공 결과를 시뮬레이션 결과와 비교 하여 성능을 확인하였다. 또한 시공 후 개선 효과를 확인하기 위해 설비의 운용 상태 하에 접지 노이즈 신호를 재 측정하여 개선 전후의 노이즈신호의 측정 결과를 비교하여 제안 보호 설비의 성능을 최종 확인하였다.
- 접지시공을 위한 대지저항률 값은 4-점 웨너법으로 실측된 값을 RESAP S/W을 이용하여 분석하였고.[1]-[2], 수평의 3-지층 구조로 분석된 대지저항률 값은 상층-176.
이론/모형
- 노이즈 전류 및 간섭신호 제거용 접지시스템의 설계를 위한 토양 분석은 4-점 웨너법(4-point Wenner Method)으로 실측된 데이터를 SES사의 CDEGS RESAP 모듈를 이용하였고, 다지층 구조로 분석하여 정량적인 대지저항률 값을 얻었다.[1]-[3] 접지 시스템 설계는 분석된 대지저항률 값을 적용하여 CDEGS MALT 모듈를 통해 설계 시뮬레이션 하였다.
성능/효과
- [9] 주접지선은 GV100SQ로 신설된 접지봉에서 신설 접지단자함에 인입하였으며, 접지단자함에서 GV22SQ로 장비까지 독립적으로 접지선을 인출함으로써 독립적 노이즈 방전 경로를 확보하였고, 컴퓨터실에서 케이블 트레이를 통해 변전실로 인출되는 접지선을 확인하여 제거함으로써 전원 노이즈 전류가 컴퓨터실의 약전 설비로 유입되는 것을 차단하였고, 장비내 케이블 트레이와 장비 외함을 분리함으로써 노이즈 순환의 경로를 제거하였다.[10] (그림8)은 접지배선 용 단자함의 설치를 나타낸다.
- 다양한 경로의 전원 노이즈전류와 운용 설비 노이즈 전류를 실측하여 간섭과 오동작에 원인이 되는 노이즈 순환과 루프 특성을 분석할 수 있었고, 그 개선책을 제안하여 현장 시공을 통해 개선 효과를 검증하였다. 노이즈 신호 크기 및 주파수특성에 따라 안정성을 개선할 수 있는 내부 배선 회로 구성을 제안하였고, 접지저항 뿐만 아니라 노이즈 전류 방전성을 개선한 우수한 접지성능의 접지시스템을 설계 제안 하여 시공 결과를 확인함으로써 개선 보강전의 노이즈 데이터와 시공 개선 후 재 측정된 노이즈 데이터가 정량적 값으로 개선되는 효과도 검증하였다.[1,4,7]
- 측정된 접지저항은 비교적 낮은 저항치를 나타냈지만 접지선 인출 거리, 선의 굵기, 접지전극의 성능 악화등으로 접지성능의 거의 제 기능을 상실하고 있다. 또한 장비별 내부 배선은 직렬연접으로 구성되어 있고, 선의 굵기와 종류가 일정하지 않고 다양하게 접속되어 있다.
후속연구
- 본 연구를 통해 현장의 노이즈 및 서지 문제를 해결할 수 있는 접지배선 구성과 안정성의 접지전극 및 접지공법에 대한 기본적인 연구가 이루어 졌지만, 다양한 전기전자설비의 노이즈 신호 특성과 주파수 특성에 맞는 개선책을 제안하는 연구가 이루어져야 할 것이다.[5,9~10]
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