건축전기 설비기술사 수험생 장지니어의 루틴한 일상

모터 소손에 대한 고찰...

말론브란도 — Tue, 5 May 2026 09:22:01 +0900

모터는 기본적으로 3상 회전자계에 의해 슬립이 발생하며 회전자가 따라 돌아가는 전자기기이다.

모터 소손이라는 요소에는 굉장히 복합적 요소가 많아서 특정 변수에 집중하면 이해가굉장히 어려워 진다.

좀 단순하게 물리적 관점에서 고찰을 해보고자 한다.

(어느정도 전동기 및 전기에 대해 공부가 되어있는데 뭔가가 풀리지않는 꼬름한 것이 있는 분들이 읽어야 도움이 될 것입니다.)

1. 정상시를 생각해 봅시다.
정상적인 계통 3상의 전원을 모터에 물렸습니다.
모터는 정상분에 의해서 약 슬립 0.05수준? 으로 회전을 열심히 하게 됩니다.

2. 1상이 결상이 됐습니다.

어떻게 될까요?

저도 여기서 아주 많이 헤멨던 기억이 있습니다.

아니 한 상이 결상되었어도 페이저 상으로는 결국 회전하는데 왜 교번자계가 된다는걸까? 라는 함정에 빠졌던거죠

결론은 위 그림에 있습니다 원래 정상시 a,b,c 상의 전기적으로 120도 각을 가졌었는데

1상이 결상되면서부터는 전기적으로 180도의 위상차이가 발생한다라는 것입니다.

너무도 당연한 원리를 페이저에 함정에 빠져서 한참을 고민했습니다. 저와같은 불상사가 없길 바라겠습니다.

3. 다음 스텝으로 넘어가봅시다. 결상 이후에는 어떤 변화가 생길까요? 이것도 페이져로 확인해 볼게요

글씨가 좀 별로긴 하지만 감안해주시길 바랍니다.

파란색이 역상, 빨강색이 정상입니다.

정상과 역상은 180도 위상차가 있는걸로 표현 (A 상)

A상은 결상이니 제외하고 B,C 상을 봤을 때, B상은 B상끼리
C상은 C상끼리 합성해보면 위상 180도의 교번자계가 나온다라는 표현이 됩니다.

그리고 여기서 중요한 것은

역상분이 정상분만큼 크게 생긴다라는 점입니다.(매우중요)

역상분은 정상분을 방해하는 요소로 작용합니다.

4. 다음스텝으로 갑시다. 정상분 역상분 정확한 크기는 나중에 보는걸로하고 일단 역상분이 정상분 만큼 커졌다라는게 중요합니다.

역상분이 커졌다라는건 정상방향으로 회전하려는 반대방향의 성분이 생겨서 아무래도 부하가 증가된 효과와 같을 것 입니다.

부하토크가 있을 때 우리는 그 토크만큼 전동기가 공급을 해줘야 정상적으로 전동기는 회전이 가능합니다.
하지만 부하가 커지면 어떻게 될까요? 어 큰 토크로 전동기를 돌려줘야 합니다.

그리고 역상분에 의해 돌려주는 회전자계는 회전자가 실제로 돌고있는 반대방향이 됩니다. (상대속도의 개념)

그럼 60hz가 상용주파인데 슬립이 2가 되면서 약 120hz 수준으로 회전자는 자속을 느끼게 됩니다.

여기서 또 생각해야할 것은 자속 자체는 변하지 않습니다.

자 무슨말이냐 하면

정상시에는 60hz 로 회전자계가 있고 같은 방향으로 회전자가 57hz로 회전하고 있다면
상대속도는 3hz 밖에안됩니다. 회전자와 회전자계의 만남이 1초에 3번밖에 안된다라는 의미죠

근데 역상을 봅시다. 회전자는 동일하게 57hz 로 회전하고 있습니다.
그런데 역상 전류에 의해서 -60hz로 작용하고 있다면 상대속도는 ? 117hz 가 됩니다. 엄청나게 커진거죠

그럼 동일한 크기의 자속을 1초에 3번 만났던 것이 117번을 만나게 되면 Blv 아시죠? 기전력이 엄청 커지는 효과가 나타납니다. (페러데이 법칙)

회전자에 흐르는 전류가 커지는거죠? 근데 전동기는 변압기와 똑같습니다. 2차(회전자) 에 큰 전류가 흐르면 1차(고정자) 에도 환산된 전류가 크게 흐릅니다.

자 결국에는 I2 가 커지면서 토크가 커지는 효과가 발생하는 것입니다.
(역상에 의해 토크 감쇄분을 회전자에 전류를 끌어와서 커버해주는 개념)

그리고 위에 역상에 의해 117hz 가 된다고했죠? 그럼 교류이므로 표피효과때문에 저항(R) 이 커지는 효과가 됩니다.
그럼 I^2*R 에 의해 열발생량이 굉장히 증가가 되겠죠
그 상태로 계속 운전하게 되면 오래 지속하지못하고 금방 모터는 소손됩니다.

※ 근데 만약 부하 증가에 따라 회전자 전류를 증가시키며 끌어올려고해도 그 부하토크가 너무 커서 커버가 안되는경우가 있을 수 있겠죠? 그런 상태는 모터가 정지되고 회전자 전류가 폭증 하면서 순식간에 소손이 발생합니다.이게 전동기 소손의 가장 최악의 case 이며 (stall) 구속 상태라는 표현을 사용합니다.

Summary

정리를 해보겠습니다. 뭐 V니 I 니 크기니 이런것을 다 차치해 두고

1. 결상의 경우
- 역상분이 정상분 만큼 생겨난다 : 정상적 회전을 방해하는 성분 → 토크 추가로 필요함
→ 회전자 전류 증가 → 표피효과에의해 R 증대 → I^2*R (열발생) 증가 → 지속시 소손

위와 같은 메커니즘이 발생하게 되는 것입니다.

근데 통상 우리가 말하는 모터가 탄다 , 권선이 탄다 라는것은 뭘 말하는 걸까요?

보통은 고정자의 권선을 말하며, 절연이 녹으면서 층간 단락이 발생하는경우를 모터가 소손됐다고 합니다.

그럼 회전자는? 회전자는 기본적으로 절연이 없고 열 팽창 및 기계적 힘의 작용에 의해 휘거나 뒤틀림이 발생한다고 합니다.

약소하지만 많은 도움이 되셨길 바라겠습니다.

무효 전력에 대한 고찰...

말론브란도 — Sat, 18 Apr 2026 08:44:37 +0900

ΔV = X ΔQ

이 수식은 전기공부를 좀 해봤다면 모두 익숙하게 알고 있을 것이라 생각한다.

근데 곰곰히 생각하다보면... 대체 무효전력이 전압변동에 영향을 준다는게 무엇일까? 라는 막연한 의문이 생긴다..

자 이 식 자체는 원래 정식의 전압강하 공식에서 온 것이다.

(PR+QX) / V 여기서 계통의 R<<X이므로 R을 0으로 근사를 놓으면 만들어진다.

그럼 무효전력 변동이라는건 어떻게 받아들이면 되는가

이것은 나는 이렇게 정의하기로 했다. Δ Q 란?

부하에서 소비하는 Q - 발전기에서 공급해주는 Q

여기서 만약에 Q의 변동이 없다면 전압변동은 거의 없을 것이다.

하지만 갑자기 사고가 발생하거나 경부하(새벽)시 소비전력이 없거나 할 때에는 변동이 발생한다.

급작스러운 사고란? 전류가 통상 크게 증가하므로 소비하는 Q가 급속히 증가한다.

그럼 Δ Q 는 +가 되면서 전압 변동이 생긴다.(전압 강하가 일어날 것이다 그러면 모선에 전압이 떨어짐)

이런 개념으로 받아들이면 전압변동과 무효전력관계는 어느정도 정리가 된다.

하지만 무효전력이라는게 근본적으로 무엇일까?

통상 변압기나 전동기등은 철심에 코일을 감아서 지상의 전류(자속)을 활용하게된다. 이 기기들이 원활하게 동작하기 위해서는

철심이 모두 적절하게 여자가 되야할 것이다.

자 예를들어서 발전기에서 100만큼 무효전력을 어떤 동네에 공급하고 있었다라고 상황을 가정해보자.

이 100만큼의 무효전력을 기동중인 전동기들도 나눠먹고있고, 변압기는 보통 상시 가동중이므로 무효전력을 먹고있을 것이다.

근데 그 동네에 5대의 대형 전동기가 기동이 된다면 어떻게 될까?

발전기에서 기동과동시에 발전기의 여자전류를 공급하기 위해서 과여자운전을 하기까지는 몇초가 걸리게 된다.

그럼 그 찰라의 순간에는 계통에 어떤 변화가 일어날까?

답은 모선의 전압이 떨어진다이다.

기존에 100만큼을 나눠먹고있던 기기들의 전압이 떨어지면? 그 기기들이 사용하는 무효전력이 줄어드는 효과가 된다.

그러니까 기존에 100만큼 쓰고 있던것들이 80만 쓰고 나머지 20은 기동이 필요한 곳으로 에너지를 양보해 준다.

그렇기 때문에 순간적으로 전압강하가 일어나면서 에너지 전환배치가 되는 것이다.

이 시간이 길어지면 계통에 결국 정전이 발생하게 될 것이다.

일정시간 내에 무효전력을 공급해주지못하면 전압은 아예 복구되지 못한다.

그래서 계통에서 무효전력을 조정할수있는 STACOM 과같은 속응성이 높은 무효전력 보상장치들이 필요하다.

케이블 트리 진단에대한 고찰 (직류 성분법)

말론브란도 — Wed, 15 Apr 2026 22:48:03 +0900

진단을 위해 도체와 쉬스 사이에 교류 전압을 인가해준다.

이 떄 트리는 쉬스에서 도체방향으로 성장해 있다고 가정한다.

또한 위 그림을 보면 콘덴서로 등가회로 만들어서 생각해 볼 수 있다.

수트리의 기하학적 특성상 한쪽으로는 전자가 잘 통과되고 (전계집중)

반대쪽은으로는 통과가 어렵다고 함

그렇기 때문에 교류 전원에 대해서 위 그림을 예로 들면

도체에 +전하가 인가됐을 때에는 전자가 절연체 쪽으로 순식간에 가압되어 들어온다

이 때 전자의 충돌에 의해서 절연체의 XLPE 는 파괴된다고 생각하면 된다.

여하튼 전자의 이동을 전류의 흐름으로 생각하면 된다.

자 도체가 +일때에는 전자가 잘 통과된다고 말했다 (절연체 사이에 전압을 인가했으므로 절연체 사이로 전자가 얼마나 잘 흐르는지를 봐야함)

하지만 반대로 도체가 -일 경우에는 전자의 흐름이 거의 발생하지 않는다.

그래서 수트리가 발생된 케이블은 교류전원인가시 정류작용을하게 되는 것이다

이때 판정기준은 10nA 시 양호 / 10~100nA 시 주의 / 100nA 초과시 불량으로 판단 한다.

무효전력 조정과 수용가 전압에 대한 고찰

말론브란도 — Wed, 15 Apr 2026 20:41:41 +0900

계통에는 거대한 발전기가 병렬로 연결되어 운영되고 있다.

우리 공장 수준의 조그마한 부하의 변동으로는 모선의 전압은 거의 흔들림이 없을 것이다.

다만 전압변동 수식을 좀 분석해 볼 필요가 있다.

ΔV= X* ΔQ 로 수식을 세울 수 있다.

발전기의 기계적 회전은 부하의 전기적 에너지로 환산되게 된다.

토크의 관점에서 바라보면 발전기단의 기계적회전이 전기에너지로 변환되는건데

부하가 사용하는 전력도 토크로 보고 발전기에서 돌려주는 회전기의 축도 토크로 봤을 때

그 두 토크는 항상 동일한 힘의 평형을 이루었을 때까 가장 안정된 상태이다.

하지만 어떤 이유에서 (변압기 돌입전류, 기동전류, 기타 뇌격에 의한 지락, 단락사고)

사용무효전력이 매우 커지거나 작아지게됐을 때 위 수식을 다시 써보면

Vs-Vr = X* Δ Q 인데Vr= Vs-X* ΔQ

ΔQ= 부하에서 사용하는 무효전력 - 계통에서 밀어주는 무효전력

이라고 했을 때

결국에 갑자기 부하에서 사용 무효전력이 확 커진다면 수용가 전압은 떨어지고

부하에서 사용하는 무효전력이 확 작아진다면 오히려 수용가 전압이 올라가는 현상이 발생한다.

그러므로 갑작스러운 과도상태조차 계통은 허용하지않으므로... 찰라의 순간에 계전기동작하여 정전이 유발될수 있다.

그렇기 때문에 속응성이 뛰어난 무효전력 조정장치를 통해서 Q 변동이 없도록 해주는 것이 계통을 안정시키는 방법중 하나 이다.

UPS와 발전기 병행운전시 문제점에 대한 고찰...

말론브란도 — Tue, 14 Apr 2026 23:11:46 +0900

UPS와 발전기가 병행운전을 하게 된다면...

발전기의 고정자측에 흐르는 전류는 계통의 영향을 받게되고..

그리고 발전기의 권선이 UPS의 C값에 영향을 받게 된다..

그래서 우리가 발전기라함은 계통에 전력을 공급하기위해 통상 60rpm 으로 회전을 해야하는 것인데..

UPS의 C에의해 고유 진동수가 상용주파보다 떨어지게 됐을 때

유도발전기로서 동작을 하게 되면서 계통의 이상 주파수를 증폭시키는 작용을 한다라는 것이다.

내가 작성한 글 2번 읽고 나름대로 다시 정리를 해서 정리 코멘트를 남겨본다

1. 기술사는 계통설계시 일어날수 있는 모든 문제점을 염두해 두고 설계를 보수적으로 해야한다.

UPS 와 비상발전기 연결은 저주파에 의해 시스템 파괴가 가능하므로 정합성 검토가 필수다.

2. 메인 전원 공급이 중단되면, 비상발전기가 기동 (10~20초 소요) 기동 중 중요 부하는 UPS에서 공급한다.

→ 발전기가 기동되고 UPS 와 연결될 때 UPS 의 필터 C 와 발전기의L 간 공진에 의한 주파수가 만들어진다.(30Hz)

→ 쉽게 설명해서 발전기는 정상부하(60hz) 에 80만큼 에너지 공급하고, 이상공진(30hz) 에 20만큼 에너지를 공급한다.

→ 사실 30hz 의 이상 공진은 시스템의 R에 의해 자연스럽게 사라져야하나, 발전기에서 에너지를 지속 공급하므로 계속해서 그 에너지가 커지는 방향으로 발전된다 → 시스템 붕괴 초래함 (AVR 파손 외)

3. 그럼 결론이 뭐야 어떻게 해야하는거야

1) 발전기 용량을 크게 한다.

2) UPS 발전기 연동시 C 투입 딜레이 기능 사용 (최근 UPS에 기능 있다고 함)

3) 최신 AVR 적용

- L-C 공진으로 발생하는 특정 저주파 걸러내는 노치 필터, 밴드패스 필터 적용

- 공진주파 대역에서 AVR 이 능동적으로 반응하지 못하게하여 유도발전기 모드에서 공진 에너지를 증폭시키는 피드백 고리를 끊음

이정도만 알고 있다면.. 기술사 준비하는데는 문제가 없지 않을까 한다.

이보다 깊게하는건 박사님들의 몫인듯 함.

아래는 레퍼런스로 남겨놓으니 궁금하면 좀만 찾아보면 충분히 이해할꺼라 믿습니다.

1. "계통에서 튀어 들어오는 진동"의 정체

발전기가 60Hz를 깔끔하게 만들어내더라도, 계통에 연결된 **UPS의 필터(L, C 성분)**는 발전기와 연결되는 순간 하나의 **'전기적 진동 회로'**를 형성합니다.

마치 기타 줄을 튕기면 그 줄의 길이에 맞는 '고유한 소리(진동)'가 나듯이, 발전기의 코일($L$)과 UPS의 커패시터($C$)가 만나면 계통 전체에 **그들만의 고유진동수($f_n$)**가 생겨납니다.
이 진동은 누가 밖에서 넣어주는 게 아니라, 스위치를 올리는 순간 계통 내부의 에너지들이 자기들끼리 왔다 갔다 하며 발생하는 **'전기적 출렁임'**입니다. 보통 이 주파수는 60Hz보다 낮은 저주파(예: 20~40Hz)인 경우가 많습니다.

2. 왜 "회전자 속도"와 "이상 주파수"를 비교하나?

발전기 회전자는 디젤 엔진에 의해 **60Hz(동기 속도)**에 맞춰서 아주 빠르게 돌고 있습니다. 그런데 방금 말씀드린 **이상 진동(예: 30Hz)**이 계통에 생겼다고 가정해봅시다.

발전기 입장: 회전자는 60Hz 속도로 돌고 있는데, 계통에 흐르는 전류(이상 진동)는 30Hz로 느릿느릿 움직입니다.
상대 속도 발생: 발전기 회전자 입장에서는 자기가 이 30Hz라는 느린 전류의 흐름보다 훨씬 더 빨리 앞질러서 돌고 있는 꼴이 됩니다.

여기서 핵심은, 회전자가 자기장(이상 진동 주파수)보다 빨리 돌면 발전기는 '유도 발전기' 모드로 진입한다는 전기공학적 원리입니다.

3. "독립된 개체"가 왜 계통의 영향을 받나?

발전기 권선 내부로 계통의 전류가 흐르기 때문입니다. 발전기 단자와 UPS가 연결된 순간, 두 기기는 하나의 회로입니다.

동기 발전기 역할: 원래 하던 대로 디젤 엔진의 힘을 빌려 60Hz 전력을 보냅니다.
유도 발전기 역할 (문제 발생): 동시에, 계통에 형성된 저주파(30Hz) 진동 성분에 대해서는 회전자가 더 빨리 돌고 있으므로, 회전자의 물리적 에너지가 이 30Hz 진동 쪽으로 거꾸로 전달됩니다.

즉, 엔진의 회전력이 우리가 원하는 60Hz를 만드는 데만 쓰여야 하는데, 계통의 C성분이 만들어낸 30Hz짜리 '전기적 파도'를 더 크게 부추기는 데에도 에너지가 쓰여버리는 것입니다.

4. 정리하자면

계통 C성분: 발전기 L과 만나서 60Hz가 아닌 **새로운 진동 주파수(f)**를 만들어내는 주범입니다.
계통 주파수와의 상관관계: 발전기는 60Hz로 돌고 있는데, 계통에 형성된 진동 주파수가 이보다 낮으면 발전기가 그 진동에 에너지를 보태주게 됩니다 (이게 바로 마이너스 저항의 정체입니다).
결과: 이 에너지를 받은 진동이 점점 커지면서 발전기의 전압 제어 장치(AVR)를 교란시키고, 결국 전압이 미친 듯이 흔들리게 됩니다.

결국 **"내가 만든 60Hz 파도와 별개로, 계통의 필터 성분 때문에 생긴 다른 파도에 내 엔진 힘이 실려버리는 현상"**이라고 이해하시면 가장 정확합니다. 이해에 도움이 좀 되셨나요?

추가 자료 (26.5/4)

1. 발전기 L ,UPS C가 만나서 저주파를 만든다는 것의 의미

한전이 메인으로 공급하는 전력이 죽고

발전기 L 과 UPS C 에 의한 공진 주파수가 만들어지는데 그게 예를들면 30hz 로 가정

2. 왜 다른 일반적 계통의 C는 괜찮은데 UPS는 C는 문제가 될까?

질문하신 대로 계통에는 선로 정전용량 등 항상 C가 존재합니다. 하지만 UPS가 유독 위험한 이유는 '밀도'와 '제어' 때문입니다.

압도적인 C의 양: 일반 선로의 $C$는 대지에 넓게 퍼져 있어 영향이 미미하지만, UPS는 고조파 제거를 위해 입력단에 아주 큰 용량의 커패시터 뱅크(필터)를 집중적으로 가지고 있습니다.
비선형 부하의 특성: UPS 내부의 컨버터 제어 루프가 계통의 진동과 간섭을 일으켜 진동을 억제하는 게 아니라 오히려 증폭시키는 역할을 하기도 합니다.
단독 운전 상황: 한전 계통(거대 계통)에 연결되어 있을 때는 계통의 임피던스가 매우 낮아 이런 진동이 흡수되지만, 비상발전기와 UPS가 1:1로 붙는 상황에서는 발전기가 이 진동을 오롯이 감당해야 하므로 문제가 터집니다.

다이나믹 UPS 에 관한 고찰

말론브란도 — Tue, 14 Apr 2026 22:41:51 +0900

다이나믹 UPS 는 위와같이 구성 되어있다.

일단 위에 입력전원 (한전) 으로부터 출력 (부하)로 연결되는 구성이나

다이나믹 UPS 는 계통의 정전을 방지하기 위해 설치된다.

먼저 위쪽에 정류기를 통하여 발전기(동기 전동기 / 발전기 겸용) 가 동기 모터로 동작해서 (1800rpm)

Induction Coupling (I/C) 의 외부 회전자를 회전 시키게 된다 (상시 가동중)

그럼 인덕션 커플링 구성이 내부/외부 회전자로 이루어져 있으며 내부회전자는 유도전동기의 농형 회전자로 생각을 한다.

동기전동기에 의해 일정한 속도로 외부회전자는 회전하고 그에 따라 회전자계가 형성된다.

회전자계에 의해 이 내부 회전자도 추가로 회전하게 되는데 기준이 되는 외부 회전자가 돌고 있기때문에

내부회전자는 자기가 돌고있는 속도 + 외부 회전자가 돌고있는 속도로 회전하게 된다 (3600rpm)

정전이 발생되면?

디젤엔진은 내부 로직에 의해 기동시작하고 (10~15초 소요)

그 10~15초 동안에는 내부 회전자가 저장하고 있던 플라이 휠 효과 (운동에너지) 를 통해 아까 외부회전자를 돌려주던 모터가

발전기로 동작해서 계통에 전력을 공급하게 된다.

10~15초 이후 디젤엔진에 기동이 완료되면 클러치에 의해 외부 회전자가 디젤엔진에 커플링 되고

디젤엔진에 의해 외부회전자가 회전하며 발전기에 안정적인 전압을 유기되도록 한다.

이상이 내가 이해한 다이나믹 UPS 의 개념이다

또한 다이나믹 UPS 의 에너지 흐름도라고 해서

내부회전자 - 외부회전자(계통) - 디젤엔진 회전속도를 통해 상호 관계를 나타낸 표가 있는데

그 표는 참고하여 답안지 작성 필요하다.

참고용

누전 차단기 오동작 방지 대책

말론브란도 — Sun, 12 Apr 2026 08:29:20 +0900

## 누전차단기 오동작 방지대책 (전원 및 간선설비 설계 기준)

이 내용은 설계 시 전원 공급의 신뢰성을 확보하기 위해 반드시 검토해야 하는 7대 항목입니다.

1. 전로의 대지 정전용량 억제 (배선 연장의 제한)

내용: 선로가 길어지면 대지 정전용량($C$)이 증가하여 상시 누설전류가 커집니다.
설계: 차단기 1대당 담당하는 간선 및 분기회로의 길이를 적정 수준으로 제한합니다.

2. 정격 감도전류의 적정 선정

내용: 상시 누설전류가 감도전류의 절반을 넘으면 미세한 변동에도 차단기가 떨어집니다.
설계: 상시 누설전류< 정격 감도전류* 0.5 가 되도록 설계합니다.

3. 보호 협조의 검토 (계통의 분할)

내용: 상·하위 차단기 간의 동작 시간과 감도 차이가 없으면 사고 시 광범위 정전이 발생합니다.
설계: 주차단기(시연형)와 분기차단기(고속형) 간의 동작 선택성을 확보합니다.

4. 고조파 및 고주파에 대한 대책

내용: 인버터, 전자기기 등에서 발생하는 고조파가 영상변류기(ZCT)를 교란합니다.
설계: 고조파 함유 부하에는 고조파 대응형(고주파 필터 내장) 누전차단기를 선정합니다.

5. 충격파(Surge) 부동작형 선정

내용: 낙뢰나 개폐 서지가 유입될 때 순간적인 전류 변동을 누전으로 오인할 수 있습니다.
설계: 인입구 및 주요 간선에는 **충격파 부동작형(지연 시간 확보형)**을 사용합니다.

6. 동일 관로 내 배선 (전선 배치)

내용: 왕복 도체(L1, L2, L3, N)를 각기 다른 관에 넣으면 전류 불평형으로 오작동합니다.
설계: 반드시 **동일 회로의 모든 전선을 한 관로(동일 ZCT 관통)**에 배선합니다.

7. 주위 환경 및 시설 장소의 고려

내용: 온도, 습기, 진동, 부식성 가스 등 외부 환경에 의해 절연 성능이 저하됩니다.
설계: 장소에 맞는 외함 등급(IP 등급) 또는 환경 내성이 강한 제품을 선정합니다.

다 접점 차단기의 전압 균등분배 의미 (커페시터 병렬 연결)

말론브란도 — Sat, 11 Apr 2026 12:05:55 +0900

두 개의 차단기 장치는 Interrupter-1과 Interrupter-2로 표시되어 있습니다. 위 그림에는 등급 커패시터가 표시되어 있지 않습니다. 이 차단기에는 세 가지 유형의 커패시터가 있습니다.

SF6 유전체 매질 에서 접점이 열린 상태일 때 차단기 장치의 정전 용량 (C i )
지지 절연체 기둥의 활선 부분과 접지 사이의 정전 용량(C e )
각 차단기 유닛에 연결된 그레이딩 커패시터(C)

위의 세 가지 유형의 관련 정전 용량을 고려하면, 위 차단기의 전기적 등가 회로는 아래와 같습니다.

다음과 같이 가정해 봅시다.

차단기-1 양단의 전압 = V 1

차단기-2 양단의 전압 = V 2

Ci 와 C는 병렬로 연결되어 있고, Ci , C, Ce 또한 병렬로 연결되어 있으므로, 위의 등가 회로는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

이제 전압 분배 법칙 에 따라

V 2 = (C i +C) / [(C i +C)+(C i +C+C e )]

= (C i +C) / (2C i +2C+C e )

지지 절연체 기둥의 간극이 차단기 장치의 간극보다 거의 두 배 크기 때문에 Ce = 0.5Ci로 가정하는 것이 타당 합니다 .

V 2 = (C i +C) / (2C i +2C+0.5C i )

= (C i +C) / (2.5C i +2C)

접점이 열린 상태일 때 차단기 장치의 정전 용량 값(C i )은 일반적으로 등급 커패시터 값보다 매우 작기 때문에 C i는 C에 대해 무시할 수 있습니다.

V 2 = C / 2C

= 1/2

따라서 위 식으로부터 각 차단기 접점 양단의 전압은 인가 전압의 약 50%로 분배된다는 결론을 내릴 수 있습니다. 즉, 400kV 시스템에서 그레이딩 커패시터가 있는 이중 차단기를 사용하면 각 차단기 접점 양단의 전압이 균등하게 분배됩니다. 따라서 각 차단기 접점 양단의 전압은 약 200kV가 됩니다.

그레이딩 커패시터를 이용한 전압 균등화는 큰 장점이 있습니다. 이 덕분에 765kV와 같은 고전압용 차단기 설계가 가능해집니다. 일반적으로 765kV 시스템에서는 하나의 회로 차단기에 4개의 차단기 유닛이 있습니다. 따라서 각 차단기 양단의 전압은 약 192kV가 됩니다. 그러므로 차단기 접점, 절연, SF6 가스 압력 등 은 이 전압 수준에 맞춰 선택됩니다.

이 수식의 결론은

V2 = 결과에서 C 를 없애고 생각해보면 1/2.5 가 되므로

첫번째 접점에 큰 전압이 걸린다는 것을 알 수있다.

그러므로 접점에 병렬로 C를 설치하는 것은 전압 균등분배를 통해 다 접점을통한 전류 차단에 도움이 된다.

하지만 계통과 직렬연결되어 철공진발생 위험이 있으므로 안쓰는 추세라고 함

초전도체

말론브란도 — Fri, 3 Apr 2026 16:10:24 +0900

1. 저온 vs 고온 초전도체: 핵심 차이 비교

구분	저온 초전도체 (LTS)	고온 초전도체 (HTS)
임계 온도	4K (-269°C) 부근	77K (-196°C) 이상
냉각재	액체 헬륨 (비싸고 희귀함)	액체 질소 (저렴하고 흔함)
임계 자장 ( $$B_c$$ )	상대적으로 낮음 (20T 이하)	매우 높음 (100T 이상 가능)
형태/가공	금속 합금 (구부리기 쉬운 와이어)	세라믹 화합물 (깨지기 쉬운 테이프 형태)
주요 활용	MRI, 핵융합(KSTAR), 입자가속기	초전도 케이블, 차세대 한류기, 고자기장 핵융합

2. 고온 초전도체가 '기능적으로 떨어진다'는 오해와 진실

기능이 떨어지는 것이 아니라, 세라믹 특유의 취성(Brittle) 때문에 만드는 과정이 고통스러운 것이 단점입니다.

성능(임계 자장)은 압도적: 고온 초전도체는 저온 타입보다 훨씬 강한 자기장을 견딜 수 있습니다. 예를 들어, 꿈의 에너지라 불리는 핵융합 발전에서 강력한 자기장을 만들어내기 위해 최근에는 저온 대신 고온 초전도체(REBCO 등)를 사용하는 추세입니다.
전류 밀도: 고온 초전도체는 임계 전류 밀도가 매우 높아, 같은 굵기의 전선으로 훨씬 많은 전력을 손실 없이 보낼 수 있습니다.
열적 안정성: 저온 초전도체는 아주 미세한 온도 변화(Quench 현상)에도 초전도 상태가 깨지기 쉽지만, 고온 타입은 열적 여유(Thermal Margin)가 커서 계통 운영 측면에서 더 안정적일 수 있습니다.

3. 왜 고온 초전도체로 상용화를 하려나? (실무적 이유)

이미 초전도 케이블이나 한류기(SFCL) 분야에서는 고온 초전도체가 대세입니다. 이유는 명확합니다.

냉각 비용의 혁명: 액체 헬륨은 리터당 가격이 비싸고 수급이 불안정하지만, 액체 질소는 공기 중에서 뽑아내므로 콜라보다 저렴할 정도로 경제성이 좋습니다. 상용화의 가장 큰 문턱인 '운영비'를 획기적으로 낮춰줍니다.
냉각 시스템의 소형화: 저온 초전도체는 극저온 유지를 위해 거대한 냉동 설비가 필요하지만, 고온 타입은 상대적으로 단순한 냉각 시스템으로 구현 가능합니다. 이는 도심지 변전소나 좁은 전력구에 설치해야 하는 초전도 케이블 상용화에 필수적인 요소입니다.
높은 자기장 실현: MRI 기기의 해상도를 높이거나 컴팩트한 핵융합로를 만들기 위해서는 고온 초전도체의 '고자기장 견딤 특성'이 반드시 필요합니다.

4. 기술사적 관점에서의 핵심 과제

물론 상용화에 걸림돌이 없는 것은 아닙니다.

제조 공법: 세라믹 재질이라 길게 뽑아내기가 어렵고 가격이 여전히 비쌉니다. (테이프 형태로 증착하는 방식 사용)
접속 기술: 전선과 전선을 이을 때 저항을 '0'으로 유지하며 연결하는 접속 기술이 매우 까다롭습니다.

페러데이 케이지 개념

말론브란도 — Sun, 29 Mar 2026 19:46:58 +0900

그림과 같이 어떤 차폐 케이지가 있다고 가정

외부에서 전계를 가한다 (전압을 가함)

+쪽으로 자유전자들이 이동함

그럼 케이지 내부에 외부와 반대되는 전계가 형성됨

그 전계가 외부 전계를 상쇄시켜 내부는 어떤한 전계의 영향을 받지 않는다.