전력계통 분야에서는 HVDC 전력변환소, BTB, UPFC 및 SVC의 안정성 향상 및 안정적인 운용을 위한 체계적인 유지보수 및 관리가 필요하다. 특히 전력계통에 접속된 대용량 전력반도체 소자인 사이리스터 밸브는 운전중에 열적, 전기적인 스트레스를 받게 되며, 이로 인해 밸브의 수명이 감소하여 전력계통의 안정적인 운용을 어렵게 만드는 요인이 된다. 따라서 전력계통 운용의 안정성을 확보하기 위해서는 대용량 사이리스터 밸브의 열적, 전기적 스트레스에 따른 수명 변화를 예측하는 열화진단 기법의 개발이 중요하다. 본 고에서는 대용량 사이리스터 소자의 열화진단 기법에 대한 국내외 현황과 현재 연구가 진행중인 열화 진단 기법에 대해 서술하였으며, 1500V급 사이리스터 소자의 가속열화 실험을 통해 소자의 수명을 예측한 결과를 나타내었다.
본 연구에서는 실제 고온, 고압용기에 장기 사용하여 재료 특성이 변화된 열 화재와 열화재를 열처리하여 충격치를 회복시킨 회복재의 두 종류의 재료를 사용하여 탄소성 파괴 인성치 J$_{IC}$실험을 수행하여 장기사용에 따른 재질열화에 의한 파괴 인성치의 변화 상태를 검토해 보고, 이를 응용한 수명예측 즉, 3차원 표면 균열을 갖 인 판이 열화된 경우와 건전한 경우를 가정하여 피로 파괴 과정중 파단 특성에 어떤 차이가 일어날까에 대해 연구 검토해 보았다.
$0.2(PbMg_{1/3}Nb_{2/3}O_3)-0.8(PbZr_{0.475}Ti_{0.525}O_3)$ 조성을 이용하여 $5{\times}5{\times}5mm^3$의 적층형 세라믹 액츄에이터 소자를 tape casting 방법으로 제작하였다. 전극재로서는 Ag-Pd를 이용하여 총 50층의 layer를 적층하였으며, 적층된 액츄에이터를 $1100^{\circ}C$의 온도에서 소결하였다. X-ray diffractometer를 이용하여 제작된 소자와 열화된 소자의 구조적인 특성을 분석하였다. 제작된 소자의 열화 특성을 알아보기 위하여 60 Hz 의 triangular wave를 인가하여 열화전과 후의 p-E hystcresis loop의 변화를 살펴보았으며, 인가된 전압의 변화에 따라서 소자에서 발생되는 양의 열을 측정하였다. 파괴된 소자의 파단면에 대한 SEM 분석을 통하여 소자의 파괴 메카니즘을 알아보도록 하였다. 이로부터 전기적 기계적 열화가 소자의 동작에 미치는 영향에 대해서 알아 보았다.
이 논문은 현재 국내에서 사용하고 있는 배전용 케이블 열화진단장치인 완화전류 측정장치의 진단기준 개선을 위한 것이다. 현재까지 사용되던 직류 고전압을 이용한 누설전류 측정법을 대체하기 위해 사용되는 완화전류 측정장치는 국내 배전선로에서 수년간 현장적용을 실시하여 많은 케이블을 교체하였다. 하지만 완화전류 측정을 통해 교체한 케이블의 상태에 대해서는 검증되지 않은 상태이므로 완화전류 측정을 통한 교체기준이 국내 케이블에 적절한지 확인할 필요가 있다. 이는 케이블 유지보수에 있어서 중요한 사항으로서 교체기준이 부적절할 경우 열화진단을 통한 고장방지 목적을 달성할 수 없거나 건전한 케이블을 교체하여 불필요한 예산을 낭비하는 원인이 된다. 본 논문에서는 현장운전중인 선로를 선택하고 열화된 케이블의 절연성능 향상을 위해 실리콘을 주입하였다. 그리고 실리콘 처리후 케이블의 운전시간에 따른 열화진단 결과와 케이블 절연파괴강도를 비교하여 진단장치의 신뢰성을 검증하고자 하였다. 이것은 1년 동안의 현장시험 결과를 정리한 것이다.
고온에서 사용중인 터빈 로터의 안전성을 평가하기 위해서는 열화된 재료의 물성이 필요하다. 실제로 발전소에서 사용되고 있는 열화도가 다른 로터강을 종류별로 입수하기가 어렵기 때문에, 터빈 로터재로 널리 사용되고 있는 1Cr-1Mo-0.25V 강으로 인공열화 시료를 제작하였다. 실제로 사용된 재료의 미세조직과 유사한 미세조직을 갖는 시료를 얻기 위하여 실제 사용온도보다 높은 $630^{\circ}C$의 등온에서 열처리시간을 다르게 하여 열화도가 다른 7종류의 시료를 얻었다. 열화도를 비파괴적으로 평가하기 위하여 상온에서 측정한 보자력을 이용하였다. 열화도의 증가에 따라 경도와 보자력은 감소하였는데, 이 원인을 미세조직 및 EPMA 분석에 의해 구명하였고, 경도와 보자력과의 상관관계를 만들어 비파괴적으로 열화도를 평가할 수 있는 기초를 마련하였다.
열화 정도를 예측하기 위한 비파괴기법으로 초음파기법이 널리 적용되고 있다. 초음파 속도와 감쇠 특성은 일반적으로 금속재료의 물성 변화에 따라 변화하기 때문에 초음파 속도와 감쇠 특성을 이용하여 금속재료의 열화 정도를 간접적으로 예측할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 반복하중으로 인하여 피로파괴 발생 가능성이 높은 볼트, 리벳 접합의 구조용재 및 선박 차량에 사용되고 있는 Al6061-T6을 피로수명의 0%, 55%, 70%, 85%인 시험편을 제작하였고, 가공된 시험편의 감쇠 특성을 이용하여 측정된 열화 이미지로 Al6061-T6의 건전부와 열화부를 판단하였으며, 건전부와 열화부의 감쇠 특성 차이를 계산하여 Al6061-T6의 열화 진행 정도를 평가하였다.
Ni 기 초내열합금은 원자력 발전설비의 열교환기용 재료를 비롯한 발전용 가스터빈, 제트엔진, 화학공장용 튜브 및 파이프재료 등 우수한 고온 기계적 특성 및 고온 내식성을 요구하는 각종 부품재에 광범위하게 이용되고 있다. Al 확산침투처리는 Ni기 초내열합금에 Al 혼합분말을 이용하여 금속간합화물을 코팅함으로써 고온산화특성 향상에 효과적인 방법이다. 본 연구에서는 Al 확산침투처리를 통하여 Inconel 617 표면에 Aluminide 코팅층을 형성함으로써 고온 내산화특성을 향상시키고자 하였다. Al 확산침투처리는 Al :$Al_2O_3$ : $NH_4Cl$ = 15g : 83g : 2g(wt.%)의 비율의 혼합분말을 사용하여 $900^{\circ}C$에서 1 시간 동안 Ar 분위기에서 수행되었다. Al 확산침투처리 후 $950^{\circ}C$에서 1000 시간 동안 air 분위기에서 열화시험을 수행하였다. Al 확산침투처리 후 고온열화를 통해 고온산화특성을 평가였으며, 고온 열화에 의해 형성된 코팅층의 석출물과 계면상의 상분석을 수행하였다.
감성품질로서의 BSR(Buzz, Squeak, Rattle)은 시스템의 공진특성으로 인해 부품 간의 간극에서 발생하는 간섭현상이며, 재료의 열화 특성과 조립공차의 영향으로 확률적으로 발생하는 신뢰성 문제이다. 일반적으로 BSR 문제는 제품의 개발 과정 중 완료 단계에 발견되고 있으며 설계 사양 변경이 제한적이고 고비용의 시험에 의해 해결되어 왔다. 따라서 초기 설계 단계에서 BSR의 발생을 최소화하기 위하여 재료의 열화와 결합부 이완을 고려한 CAE를 통한 BSR 가상 평가 방법이 필요하다.
The electrical characteristics of 3 year field-aged polymer insulators which dismounted from five regions were investigated. There was a little difference in PD inception voltage depending on the manufacturers and the regions. The results between PD and SD showed a close relation. There were no significant changes in electrical properties. So, it can be considered that the field-aged insulators are sound for the present.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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