• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.818-819
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• 2015

PAL-XFEL 장치에 사용 할 고전압 펄스 모듈레이터 출력파워는 수 ${\mu}s$ 범위의 짧은 고전압(400 kV), 대전류(500 A) 펄스를 요구한다. 이러한 펄스파워를 얻기 위해서 PFN(Pulse Forming Network)에 에너지를 축적하고, 플라즈마 스위치인 싸이라트론을 통하여 에너지를 신속하게 클라이스트론 쪽으로 전달한다. 클라이스트론은 모듈레이터에서 공급하는 펄스 전원을 이용하여 RF를 증폭하는 대출력 고주파 증폭장치이다. 고전압 펄스 모듈레이터 제어기는 고속펄스 신호처리 모듈(Fast Pulse Signal Conditioning Module), PLC(Programmable Logic Controller)로 구성되어 있다. 고전압 펄스 모듈레이터에 사용하는 대용량 싸이라트론은 고전력을 스위칭 할 때 발생하는 스위칭 노이즈는 매우 크다. 이러한 노이즈는 모듈레이터의 출력 시그널인 빔 전압, 빔 전류, EOLC(End of Line Clipper) 전류, DC high voltage에 섞여 있으면서 신호 왜곡 및 제어장치의 고장을 유발시킨다. 이처럼 노이즈가 많이 포함되어 있는 아닐로그 신호를 깨끗한 신호(a clean signal)로 바꾸어주는 노이즈 필터링 장치인 고속펄스 신호처리 모듈을 제작하여 실험한 결과를 알아보고 모듈레이터 인터록 시스템인 PLC에서 Dynamic Interlock의 응답시간을 빠르게 하기위한 회로 수정에 대한 결과에 관하여 기술하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.102-102
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• 2010

수 Tera Watt급의 가속기 및 펄스파워 시스템은 다수의 스위치를 사용하고 있으며, 이와 같은 가속기 및 시스템의 성능은 기체방전 스위치의 성능에 직접적으로 관련되어 있다. 일반적으로 이와 같은 기체방전, 액체방전 고출력 스위치는 다목적으로 많은 연구와 개발에 응용되고 있다. 예를 들어 천둥 펄스전자빔 발생장치는 12개의 Marx gap 및 3개의 100 kV 펄스충전 전기트리거 gap을 가지고 있다. 기체 방전 또는 액체 방전 펄스 충전 갭 스위치의 음극에 펄스 고전압이 인가되면 이로 인하여 음극에서 전자빔이 발생한다. 내부에는 전자빔이 양극과 충돌하는 순간 양극표면에 플라스마가 형성된다. 이와 같은 플라스마 sheath는 축 방향 이극관 안에서 양극충전 에서 음극으로 팽창하면서 전파하며, 또한 거의 동시에 음극표면에도 플라스마가 형성되어 음극에서 양극으로도 팽창하여 전파하게 된다. 이와 같은 펄스충전 고출력 갭 스위치 안에서 발생되는 방전 플라스마의 특성에 관한 갭 breakdown 과정에 대한 특성연구를 한다. 고출력스위치의 특성 조건으로는 방전전압, 방전시간, jitter 등이 있다. 본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 N2와 SF6 혼합기체 종류와 압력에 따른 방전 현상을 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 20 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr에서 4 기압까지 변화시켜가며 실험을 진행하였고, N2에 대한 SF6의 혼합비율을 0%~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 방전 챔버에는 C-dot probe와 B-dot probe를 설치하여 전압과 전류를 측정하였고, C-dot probe 와 B-dot probe는 각각 Northstar사의 10000:1 고전압 probe와 rogowiski coil을 이용하여 시준 하였다. 실험결과 방전전압은 압력이 증가함에 따라 증가하다가 2 기압 이상에서는 완만히 증가하는 경향을 보였고, SF6 혼합비율은 0~10%까지 급격히 증가하고, 그 이상의 혼합비율에서는 완만히 증가하였다. 방전개시시간은 혼합기체 압력에 따라 증가하며 1기압 이상에서는 급격히 증가 하였다. SF6 혼합비율에 따라서는 1 기압 조건까지는 큰 차이가 없었으나 2 기압부터는 급격히 증가하였다. 안정성을 나타내는 jitter는 SF6 100%일 때 가장 컸으나 혼합기체의 변화에 따른 큰 차이는 없었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2001.07c
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• pp.1612-1615
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• 2001

포항 방사광 가속기 2.5 GeV의 전자선형 가속기는 마이크로웨이브 발생원으로써 80 MW 클라이스트론(klystron) 11대와 입사부에 65 MW 클라이스 트론 1대를 사용한다. 전자빔 에너지의 효율적인 제어를 위하여 고출력 클라이스트론의 RF 전력과 입력 빔의 전력을 정확하게 측정해야 하며 응답특성이 양호한 측정장치와 정밀한 측정이 요구된다. 클라이스트론에 공급되는 전력은 캐소드에 인가되는 전압과 전류의 측정치로 계산된다. 비록 빔 전압측정에서의 작은 오차일지라도 클라이스트론 RF 출력 전력의 결과값에 큰 영향을 미친다. 따라서, 빔 전압의 측정시에 정확한 측정을 위하여 특별한 주의가 요구된다. 고전압 펄스전원장치 인 모듈레이터 (modulator)에서 발생되는 수백 kV(350-400 kV)의 전압을 측정하기 위하여 커패시터의 용량비로 입력전압을 분압하는 용량성 분압기(capacitive voltage divider, CVD)가 사용된다. 고압측 분압용 표준 콘덴서의 정전용량을 결정하는 주요인자는 고전압 절연유의 유전율(dielectric constant)이다. 그러므로, 측정범위 내의 전압, 주파수, 온도에 대하여 정전용량의 변화율이 작도록 설계하여야 한다. 본 논문에서는 펄스형 고전압 신호 측정을 위한 용량성 전압 분배기의 측정원리, 설계분석, 교정시험, 절연유의 온도변화에 따른 정전용량 변화 특성에 대한 실험 결과를 고찰하고자 한다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.29 no.6
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• pp.415-423
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• 2018

We herein investigate the E1 pulse for evaluating the conducted performance of transmission lines connected to the electromagnetic pulse protection facilities against a conducted high-altitude electromagnetic pulse threat exposed to an external electromagnetic environment. The existing E1 pulse generator uses the Marx generator high-voltage step-up method; however, in this research, we used the Tesla transformer method to easily change the broadband output voltage(30 to 350 kV). We also analyzed the controller, power supply, high-voltage booster, and pulse-shaping device. The E1 pulse performance using the Tesla transformer was predicted through simulations and validated by measurements.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1482-1483
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• 2006

고전압 방전시험 장치는 국제전기기술위원회 규격(IEC 61000-4-2)에서 규정하고 있는 콘덴서 방식을 사용하며, 매우 짧은 시간에 방전함으로서 펄스 형태의 방전전류가 통전된다. 이러한 정전기적인 방전에 의해 전자기기에 고장을 발생시키며 이를 검증하는 방법으로 정전기 내성시험법이 있다. 본 논문에서는 첫째로 방전장치가 발생하는 잡음 전계량을 측정하였고, 둘째로 방전장치를 시험시료에 근접하는 방법에 따른 시험시료에 미치는 영향을 실험을 통해 검증하였고, 셋째로 근접방법에 따른 정전유도 현상이 시험시료에 미치는 영향을 실험적으로 검증하였다. 이러한 세 가지 현상을 바탕으로 시험시료가 고전압 방전장치를 근접 방전하여 방전을 유발시켰을 때의 전자파의 영향에 내성을 갖고 있는지를 검증하는 새로운 시험방법을 제안하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1208-1209
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• 2015

포항가속기 연구소에서 4세대 10 GeV 전자를 가속시키기 위하여 대전력 펄스 RF 51sets가 요구된다. 대전력 RF 펄스 공급원으로 200MW 펄스 모듈레이터를 사용하고 있으며 모듈레이터에 공급하는 고전압 전원을 인버터 전원공급장치를 사용한다. 인버터 전원공급장치의 입력 전원은 3상 480 Vac을 사용하고 있으며 운전시 고전압 전원공급장치에서 많은 고조파가 발생한다. 따라서 본 논문에서는 고조파 성분을 측정 분석하고 고조파 성분을 저감하기 위한 대책 방안을 강구하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• summer
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• pp.1172-1175
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• 2004

포항 방사광 가속기의 선형가속기는 2.5GeV 전자빔용 마이크로웨이브의 발생을 위하여 80 MW급 클라이스트론(klystron) 11대와 입사부용 65 MW 급 클라이스트론 1대를 사용한다. 80 MW 급 클라이스트론 부하를 구동하기 위하여 최대 펄스 정격출력 200MW(400kV, 500A, 평탄도 $4.4\;{\mu}s$)인 대출력 펄스 전원공급 장치(modulator)가 요구된다. 모듈레이터 시스템 용 PFN(pulse forming network) 커패시터의 충전용 입력전원으로써 최대 출력전압 50 kV, ${\pm}\;0.5\%$ 이내의 전압제어가 가능한 고전압 인버터 전원장치를 적용하여 PLS 선형가속기용 국산화 개발 클라이스트론 부하의 성능시험을 수행하였다. 국산화 개발된 S-band 펄스 클라이스트론은 고전압 길들이기 과정을 거쳐 최대 정격 출력 빔 전압 400 kV 이상까지 시험 완료하였다. 클라이스트론의 정확한 RF 출력성능의 측정을 위하여 방향성 결합기와 검파기를 설치하여 측정시스템의 성능을 개선하였다. 본 논문에서는 포항 방사광 가속기의 국산화 개발 1호 클라이스트론 부하의 성능시험을 위한 50 kV 급 인버터시스템 적용과정에서 수행하였던 시험장치 개선과 PFN의 충전 특성을 분석하였다. 또한, 클라이스트론의 고전압 및 RF 길들이기 시험 결과에 관하여 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.07c
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• pp.1756-1758
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• 2003

포항 방사광 가속기의 선형가속기는 2.5GeV 전자빔 용 마이크로웨이브의 발생을 위하여 80MW 급 클라이스트론(klystron) 11대와 입사부 용 65MW 급 클라이스트론 1대를 사용한다. 80-MW 급 클라이스트론 부하를 구동하기 위하여 최대 펄스 정격출력 200 MW(400kv, 500A, 평탄도 4.4 ${\mu}s$)인 대출력 펄스 전원공급 장치(modulator)가 요구된다. 모듈레이터 시스템 용 PFN(pulse forming network) 커패시터의 충전용 입력전원으로써 최대 출력전압 50 kV, ${\pm}$ 0.5% 이내의 전압제어가 가능한 고전압 인버터 전원장치를 적용하여 클라이스트론 부하의 성능시험을 수행하였다. 클라이스트론의 RF 전력과 입력 빔의 특성을 정확히 측정하기 위하여 응답특성이 양호한 측정 장치와 정밀한 측정이 요구된다. 인버터 시스템의 적용에 따른 모듈레이터의 충전 특성을 파악하였으며, 방향성 결합기와 검파기를 설치하여 클라이스트론의 RF 출력을 측정하였다. 본 논문에서는 포항 방사광 가속기의 대출력 펄스 고주파원으로 사용되는 클라이스트론 부하의 성능시험 과정에서 수행하였던 시험장치 개선 및 특성 분석, 고전압(빔전압 320 kV) 및 RF 길들이기의 시험 결과에 관하여 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2003.04a
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• pp.85-87
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• 2003

본 논문에서는 펄스파워를 발생시키기 위한 에너지 저장장치의 하나로, 최근 국내외에서 사용이 증가하고 있는 고전압 커패시터에 대하여 금속증착기술의 적용, 절연설계, 체부도 및 단말부 처리기술 등에 의한 고에너지밀도화 기술과 활용 분야에 대하여 소개하고자 한다. 특히, 최근 국산화 개발에 성공한 펄스파워용 고전압 고에너지밀도 커패시터에 대하여 선진 외국사 제품과의 비교를 통해 국내 기술 수준을 살펴보고, 펄스파워용 커패시터의 고에너지밀도화에 대한 전망과 시장 규모 등에 대하여도 기술하고다 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.115-117
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• 2011

포항가속기연구소에서 성능향상사업으로 2.5 GeV에서 3.0 GeV로 에너지를 증강하는 사업을 추진중에 있다. 선형가속기의 전자를 가속하기 위하여 필요한 에너지 공급 장치로서 RF 증복기인 80 MW 클라이스트론과 200 MW 펄스 전원공급장치가 필요하다. 성능향상사업으로 전자를 가속하기 위하여 기존의 12set중 4set는 개조하고 4set는 추가하는 방안으로 16set의 200 MW 펄스 전원공급장치를 설치하여 운전 중에 있다. 그중 8set는 3상 AC/AC 위상제어 방식을 사용한 SCR 제어기의 출력을 승압트랜스퍼머 및 정류회로를 이용하여 고전압의 직류를 피드백 받아 일정한 펄스 전원을 공급하기 위해 설치후 시험중에 있다. 펄스를 부하로 전달시 발생하는 노이즈한 환경에서 SCR Controller의 제어방식과 설치하여 시험한 결과를 검토하고자 한다.