• 제품안전
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• 1호통권157호
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• pp.48-49
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• 2007

대부분의 전기제품에는 퓨즈가 내장되어 있다. 퓨즈는 '과전류의 영향으로부터 전기회로를 보호하는 안전장치'이다. 전기제품에서 퓨즈의 역할은 매우 중요하다. 왜냐하면, 과전류를 차단하지 못하면 이는 곧 화재나 감전 등으로 이어질 수 있기 때문이다. 이번 호에서는 이렇게 중요한 퓨즈의 원리 및 구조 등에 대해서 알아보도록 하겠다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권3호
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• pp.131-137
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• 2017

네트워크 기반의 휴대용 전자 제품의 시장 성장으로 전기기기들은 더욱 소형화 되고 있는 추세이고 내부 부품간의 거리가 가까워져 회로 단락의 위험이 높아지고 있다. 회로의 단락 상황에서 유입되는 높은 과전류로 부터 폭발이나 화재 없이 전자기기를 안전하게 보호하기 위해서는 차단용량이 높은 밀폐형 카트리지 퓨즈를 적용해야 하지만 제품의 소형화 추세에 따른 공간의 문제로 해당 퓨즈의 적용이 불가능한 실정이다. 이를 해결하기 위해서 화학적 결합으로 퓨즈 가용체를 보호하는 밀폐형 퓨즈보다 공기의 유입이 자유로울 뿐만 아니라 물리적 결합으로 퓨즈링크를 보호하는 반밀폐형 초소형 퓨즈가 적용되는 것이 적합하지만 높은 차단용량 특성을 구현하는데 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 상대적으로 공간을 적게 차지하면서 높은 차단용량을 갖는 반밀폐형 초소형 퓨즈를 위한 퓨즈 가용체 합금과 퓨즈링크의 설계 기술을 통하여 회로의 단락 상황에서 안전성을 확보하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.24-28
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• 2008

본 논문은 전기제품 내에 안전장치로 사용되는 퓨즈를 이용한 전기화재의 원인분석에 관한 연구이다. 시료는 유리관퓨즈(정격 15 A, $5{\times}20mm$)와 온도퓨즈(정격 10 A, $72^{\circ}C$)를 사용하였다. 전기화재의 주요원인인 단락 및 과부하 그리고 외부화염을 인위적으로 가하여 소손된 퓨즈의 특성을 비교 분석하였다. 실험결과 유리관퓨즈의 경우 소손된 퓨즈의 외형 및 표면 그리고 조직분석에서 서로 다른 특징들을 확인할 수 있었다. 온도퓨즈의 경우 외부화염실험의 경우에서만 소손된 퓨즈의 외형 및 가동접점의 표면 그리고 조직분석에서 뚜렷한 특징이 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.3827-3831
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• 2014

본 논문은 변압기 1차측에 설치된 전력퓨즈의 열화현상을 진단하고 문제점을 해결하고자 한다. 전력퓨즈의 열화현상은 퓨즈 엘리멘트에 반복하여 흐르는 평상전류에 의해 오동작하는 주된 원인이 된다. 따라서 전력퓨즈 전, 후단과 옥내 변전실내 전력기기의 온도변화와 전력퓨즈 열화현상의 관계를 규명하여, 열화현상의 원인을 제거하여 부하설비의 증설을 조사하여 전력퓨즈를 재산정하였다. 변압기는 개선전과 비교하여 평균 $6[^{\circ}C]$가량 하락하였고, 전선로의 온도는 $7{\sim}8[^{\circ}C]$가량 개선되었다. 전력용 콘덴서와 직렬리액터는 실내온도 및 기기동조화와 관계되어 $2{\sim}3[^{\circ}C]$ 높은 상태 유지됨을 알수 있었다. 연구대상인 전력퓨즈 3상간 온도차는 $0.5{\sim}1.0[^{\circ}C]$로 안정화 됨을 보였다. 이에 따라 옥내 변전실내의 환경적인 전력기기간의 온도발생요인을 제거하여 전력퓨즈의 열화 및 온도상승을 억제할 수 있음을 제안 하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.973-974
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• 2007

최근 전기용품 안전기준(이하 K 기준)의 국제규격(이하 IEC 규격) 부합화에 따라 온도퓨즈(thermal-links)에 대한 노화시험(ageing test)이 중요한 성능평가항목으로 부각되고 있다. 특히, 50일 이상 소요되는 온도퓨즈의 노화시험을 하기 위해서는 규격에 적합한 온도상승률을 가지고, 용단시간 및 용단온도를 정확하게 측정할 수 있는 시스템이 구축되어야 하므로, 그 성능평가설비 또한 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 논문에서는 온도퓨즈의 K 기준 및 IEC 규격을 분석하여 노화시험항목을 고찰하였으며, 온도퓨즈 노화시험설비 자동화시스템을 개발하여 국제적 수준의 성능평가기술 기반을 구축하였다. 이러한, 시험설비의 자동화시스템 개발은 성능평가기술을 향상시킬 뿐만 아니라 향후 시험기관의 국제적 위상 제고(提高)에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.38-43
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• 2010

본 연구에서는 과부하에 따른 차량용 블레이드 퓨즈의 용단 특성을 해석하여 사고원인 판정의 근거를 확보하는데 있다. 실험의 신뢰성을 높이기 위해 실제 자동차와 유사한 조건의 전기시스템을 부하로 연결 하여 수행하였다. 외부 화염에 의한 퓨즈의 탄화 패턴 실험은 한국산업규격(KS)을 적용하였다. 과전류에 의해 용단된 퓨즈는 단면이 매끄러운 형태를 나타냈지만 외부화염에 의해 소손된 퓨즈의 시험단자, 용기 등이 심하게 변형되었다. 정격 용량이 15A인 전선에 과용량(20A) 퓨즈를 설치하고, 부하 용량은 정격전 류의 185%(27.8A)를 공급하였을 때 퓨즈의 용단 시간은 약 217초이다. 또한, 부하전류 28.8[A](139%)가 흘렀을 때 퓨즈의 시험 단자, 터미널 블레이드의 소손은 없으나 용기의 일부에서 기포 현상이 있다. 정격 용량 15A 전선에 과용량(30A) 퓨즈를 설치하고 부하용량 28.2[A](141%)가 흘렀을 때 퓨즈의 용단 시간 은 약 10초이다. 부하전류가 35.8[A](119%) 흘렀을 때 퓨즈의 시험 단자, 터미널 블레이드의 소손은 없 으나 용기의 일부가 부풀어 올랐다. 그런데 이와 같은 상태로 약 6분이 경과되면 스위치 단자가 용융되는 것을 알 수 있다. 정격용량 15A 전선에 과용량(30A) 퓨즈를 설치하고 부하용량 39.4[A](131%)가 흘렀을 때 퓨즈는 약 69초에 용단되었고, 시험 단자 및 터미널 블레이드의 소손은 없었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.80-87
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• 2018

최근 다양한 신재생 에너지 전력원의 확산과 저전력 고효율화 추구로 인하여 전력산업의 트렌드뿐만 아니라 소모량, 제어 방식과 동작 특성 등도 다변화되고 있다. 하지만 이와 같이 다양화 되고 있는 전력 산업에서 안전을 책임지는 핵심 부품인 퓨즈는 고전적 동작 형태에서 크게 발전하지 못하였고, 이로 인하여 계속해서 화재 및 폭발사고가 발생하고 있다. 이에 본 논문에서는 고전적 퓨즈 제작 방식인 카트리지 퓨즈에서 가용체에 저 융점 금속 도금 및 고 융점 금속 도금이 퓨즈의 동작 특성과 I-T 커브의 이동에 미치는 영향을 확인하고, 퓨즈의 동작 특성을 세분화하는 두께에 따른 도금의 영향을 고찰하여 퓨즈의 다양한 동작 특성을 구현하였다. 이와 함께 저 융점 금속의 도금이 퓨즈의 정격전류 선을 낮은 정격으로 이동시키고 동작 특성을 지연 동작의 특성으로 움직여 이를 활용한 다양한 동작 특성 설계가 가능함을 제시하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.2232-2234
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• 2005

배전 계통에서는 전동기의 시동 전류, 변압기의 여자돌입전류, 콘덴서의 고주파 과도 돌입전류 등의 과전류가 흐르므로, 회로 보호용 한류 퓨즈가 엘리먼트의 피로나 열화 등에 의해, 예기치 못한 용단이 발생한다. 이 경우 고장을 미연에 방지하기 위해, 한류 퓨즈의 신뢰성을 보다 향상시키기 위해서는 제품 특성의 균일성을 확보함으로서 그 사용 실태에 대응해서 적절히 교환하는 것이 필요하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.73-73
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• 2000

안티퓨즈 소자는 프로그램 가능한 절연층의 상하 각각에 금속층이나 다결정 실리콘 등의 전도 가능한 전극으로 구성된다. 프로그램은 상하 전극간에 임계전압을 가했을 때 일어나게 되며 이때 절연층이 파괴되므로 비가역적이어서 재사용은 불가능하게 된다. 안티퓨즈 소자는 이러한 프로그램 특성으로 인하여 메모리 소자를 이용한 스위치 보다 속도나 집적도 면에서 우수하다. FPGAsdp 사용되는 안티퓨즈 소자는 집적도의 향상과 적정 절열파괴전압 구현을 위해 절연막의 두께를 감소시키는 것이 바람직하다. 그러나 두께나 감소될 경우 바닥전극의 hillock에 큰 영향을 받게 되며, 그로 인해 절연막의 두께를 감소시키는 것는 한계가 있는 것으로 보고되어 있다. 본 논문에서는 낮은 구동 전압에서 동작하고 안정된 on/pff 상태를 갖는 Al/TiO2-SiO2/Mo 형태의 안티퓨즈 소자를 제안하였다. 만들어진 antifuse cell은 0.6cm2 크기로 약 300개의 샘플을 제작하여 측정하였다. 비저항이 6-9 $\Omega$-cm인 P형의 실리콘 웨이퍼에 RF 마그네트론 스퍼터링(RF magnetron sputtering) 방법으로 하부전극인 Mo를 3000 증착하였다. SiO2는 안티퓨즈에서 완충막의 역할을 하며 구조적으로 antifuse cell을 완전히 감싸고 있는 형태로 제작되었다. 완충막 구조를 만들기 dln해 일반적인 포토리소그라피(Photo-lithography)작업을 거처 형성하였다. 형성된 hole의 크기는 5$mu extrm{m}$$\times$5$\mu\textrm{m}$ 이었다. 완충막이 형성된 기판위에 안티퓨즈 절연체인 SiO2를 PECVD 방식으로 100 증착하였다. 그 후 이중 절연막을 형성시키기 위해 LPCVD를 이용하여 TiO2를 150 증착시켰다. 상부 전극은 thermal evaporation 방식으로 Al을 250nm 증착하여Tejk. 하부전극으로 사용된 Mo 금속은 표면상태가 부드럽고 녹는점이 높은 매우 안정된 금속으로, 표면위에 제조된 SiO2의 특성을 매우 안정되게 유지시켰다. 제안된 안티푸즈는 이중절연막을 증착함으로서 전체적인 절연막의 두께를 증가시켜 바닥전극의 hillock의 영향을 적게 받아 안정성을 유지할 수 있도록 하였다. 또한, 두 절연막 사이의 계면 반응에 의해 SiO2 막을 약화시켜 절연막의 두께가 두꺼워졌음에도 기존의 SiO2 절연막의 절연 파괴 전압 및 누설 전류오 비교되는 특성을 가졌다. 이중막을 구성하고 있는 안티퓨즈의 ON-저항이 단일막과 비교해 비슷한 것을 볼 수 잇는데, 그 이유는 TiO2에 포함된 Ti가 필라멘트에 포함되어 있어 필라멘트의 저항을 감소시켰기 때문으로 사료된다. 결국 이중막을 구성시 ON-저항 증가에 의한 속도 저하 요인은 없다고 할 수 있다. 5V의 절연파괴 시간을 측정한느 TDDB 테스트 결과 1.1$\times$103 year로 기대수치인 수십 년보다 높아 제안된 안티퓨즈의 신뢰성을 확보 할 수 있었다. 제안된 안티퓨즈의 이중 절연막의 두께는 250 이고 프로그래밍 전압은 9.0V이고, 약 65$\Omega$의 on 저항을 얻을수 있었다.

• 센서학회지
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• 제7권5호
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• pp.364-371
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• 1998

Field programmable gate array (FPGA)의 전압 프로그램 요소(voltage programmable link)로써 사용될 새로운 안티퓨즈를 제조하였다. 제조된 안티퓨즈는 Al/$BaTiO_3/SiO_2$/TiW-실리사이드 구조를 갖는다. 안티퓨즈의 프로그램 전압은 $BaTiO_3$의 증착 두께를 조절함으로써 정확하게 조절할 수 있었다. $BaTiO_3(120{\AA})$/$SiO_2(120{\AA})$의 안티퓨즈에서 TiW-실리사이드 전극에 (-)극성을 인가하여 측정된 프로그램 전압은 14.4 V였으며, on-저항은 $40-50{\Omega}$의 값을 갖는다. 안티퓨즈의 전류-전압 특성은 Frenkel-Poole 전도 기구를 따르고 있으며, 그 특성은 인가 전압의 극성에 따라 차이를 보였다. 이것은 Al/$BaTiO_3$계면과 TiW-silicide/$SiO_2$계면 특성이 다르기 때문이다.