낙뢰는 짧은 시간 동안 다량의 에너지를 항공기에 전달하여 치명적인 결과를 초래할 수 있다. 특히 낙뢰는 고온의 열과 전류를 동반하여 항공기 표면 손상과 내부 전자장비에 영향을 미쳐 비행의 안전에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 이를 분석하기 위한 낙뢰 시험에는 미항공우주원고서 SAE ARP 5412B에 규정된 최대전류 200kA인 Component A 파형이 사용된다. 하지만 실제 낙뢰 크기는 대부분 35kA 내외로 발생하며 전기체 대상으로 하는 낙뢰 간접 시험에서 내부 전자장비 손상 예방을 위해 파형을 축소하여 시험을 진행한다. 본 연구에서는 기존 Component A 축소 파형을 도식화하는 방법을 알아보고 그 한계를 분석하였다. 나아가 항공기 낙뢰 Component A 파형의 보정계수를 조절하는 방식의 신규 축소 파형 도식 방법을 제안한다. 마지막으로 전자기 해석 소프트웨어 EMA3D를 활용하여 EC-155B 헬리콥터 내부 케이블 하네스의 파형 감소비에 따른 내부 유도 전류 크기 감소비를 비교하였다.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제16권6호
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pp.317-322
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2015
The metal oxide varistor (MOV) is a major component of the surge protection devices (SPDs) currently in use. The device is judged to be faulty when fatigue caused by the continuous inflow of lightning accumulates and reaches the damage limit. In many cases, induced lightning resulting from lightning strikes flows in to the device several times per second in succession. Therefore, the frequency or the rate at which the SPD is actually exposed to stress, called a surge, is outside the range of human perception. For this reason, the protective device should be replaced if it actually approaches the end of its life even though it is not faulty at present, currently no basis exists for making the judgment of remaining lifetime. Up to now, the life of an MOV has been predicted solely based on the number of inflow surges, irrespective of the magnitude of the surge current or the amount of energy that has flowed through the device. In this study, nonlinear data that shows the damage to an MOV depending on the count of surge and the amount of input current were collected through a high-voltage test. Then, a failure prediction algorithm was proposed by preparing a look-up table using the results of the test. The proposed method was experimentally verified using an impulse surge generator
This paper deals with the characteristics of the potential rises of down-conductor due to lightning surge currents. Direct lightning strikes can cause high impulse currents to the lightning protection system(LPS) of a building. These high impulse currents have the front time as short as 1[${\mu}s$]. In this case, the induced voltages caused in a closed circuit inside the building can be very high and cause damage or submit people to electric hazard. So, the LPS has to be designed to ensure safety condition to person and acceptable levels of induced voltages to the electrical and electronic equipments. The results of the potential rises related to the bonding conditions between the grounding conductor and metal raceway and the type of down-conductors are introduced.
정보통신망 신호선로는 전원선과 더불어 가공선로로 구성되어 있어 뇌서지에 대한 노출이 심각하다. 전원선로의 접지와 통신선로 접지 상호간에 나타나는 전위차로 인하여 통신선에 접속된 전자장비는 뇌서지에 의해 쉽게 손상될 수도 있다. 본 연구에서는 뇌서지로부터 정보통신설비를 신뢰성 높게 보호하는 기법을 개발할 목적으로 실규모 회로에서 서지보호장치의 성능과 신뢰성에 대한 실증실험을 수행하였다. 전원선과 통신선을 통하여 입사한 뇌서지 에 대한 서지보호장치의 동작특성과 보호장치의 설치방법이 뇌서지 보호효과에 미치는 협조특성을 평가하였다. 그 결과 정보통신설비용 뇌서지 보호장치를 바이패스 어레스터를 이용한 공통접지법으로 설치하는 것이 매우 효과적임을 확인하였다.
최근(2002-2006) 발생한 낙뢰의 빈도, 강도, 지속시간 및 낙뢰율의 시 공간적 특성을 분석하였다. 빈도는 경년변동이 크게 나타났으며, 여름과 겨울에 각각 전체 낙뢰의 75%, 0.6%가 발생하였다. 정극성 낙뢰는 우기(6-9월)에 부극성 낙뢰의 0.15 비율로 발생했으나 동계에는 그 비율이 증가하여 2월경에 부극성 낙뢰의 0.98까지 증가하였다. 낙뢰 지속시간은 여름에 집중되는 계절변동이 크게 나타났으나 낙뢰율의 변동은 이에 비해 작았다. 낙뢰는 새벽(2시, 5-7시)과 오후 중반(15시)에 두 번의 최대 빈도가 나타났으며 5시경에는 낙뢰강도가 강하였으나, 15시를 전후로 하는 오후 중반에는 낙뢰 강도가 약했다. 낙뢰밀도는 남한 서부 내륙 및 서 남해상에 높으며, 영동 및 동해지역은 낮았다. 충남 및 전북지역에서 0.4 이상으로 높게 나타났는데, 구름내 방전일 가능성이 있어 해석의 주의를 요한다. 낙뢰 밀도가 높은 서부내륙에서는 우기 낙뢰 지속시간이 연 평균 15-25시간으로 나타났으나, 서해상에서는 낙뢰 발생 시의 집중도가 높고 강도가 강하였다. 대부분의 내륙에서는 오후 중반에서 저녁 사이에 낙뢰 발생 빈도가 최대였으나 산악 및 해안, 중서부 지역은 각각 오전과 새벽에 최대로 발생하였다.
최근 세계적으로 연구개발이 활발히 진행되고 있는 PAV(Personal Air Vehicle)에 대한 낙뢰 간접 영향성 인증 지침의 중요성이 부각되고 있다. 미래 교통수단으로서 소형화, 전기 엔진 사용, 복합재 사용 증가, 무인 항법 시스템 적용하는 추세인 PAV는 낙뢰에 취약할 수밖에 없다. 본 연구에서는 미연방항공청(FAA)에서 발행한 AC 20 136B에 나타난 낙뢰 간접 영향에 대한 적합성 인증절차를 확인하였다. 이와 함께 RTCA DO 160G Sec. 22에 수록된 장비 과도 설계 수준에 대한 인증 지침을 PAV에 적용하였다. 이어서 SAE ARP 5416A에 수록된 항공기 수준 시험을 전자기 해석 소프트웨어 EMA3D을 통해 수행하였다. 이를 통해 PAV에 대한 실제 과도 수준을 분석하였으며 이를 통해 적합성 인증에 필요한 자료를 도출하였다.
This paper describes the overvoltage of branch line in underground distribution systems when the direct lightning surge strikes on conductor of overhead line. Distribution systems are very complex because that includes so many branch lines, transformers, switches and so on. Therefor model systems consist of overhead distribution lines, underground cable include branch lines, lightning source and switches. Those are established by EMTP/ATPDraw. Simulation analyzes surge behavior on branch lines considering various conditions in underground distribution systems. Simulation results shoe overvoltage with location in various cases.
This paper describes the overvoltage at the branch line in underground distribution systems when the direct lightning surge strikes on conductor of overhead line. Distribution systems are very complex because it includes many branch lines, transformers, switches and so on. Therefore model system consists of overhead distribution lines, underground cable include branch lines, lightning source and switches. Analysis are performed using EMTP to understand and evaluate the surge behavior on branch lines considering various conditions in underground distribution systems. Simulation results show overvoltage with location in various cases. It is evaluated that result will be used to establish protection methods in actual underground distribution systems.
It is currently increasing to use surge protection devices in the protection of various electronic circuits from the transient overvoltages such as lightning strikes and switching surges. For this reason, the simulation methods, which can easily predict the protection performance of the devices, are strongly required in order to design the adequate surge protection circuits in lightning surge cut-off performance and economic aspects. This paper deals with ZnO varistor modeling method for designing a surge protection circuit and suggests the Pspice simulation model which takes the characteristic of varying clamping voltage into consideration during the time-to-crest, in range of $8{\sim}30{\mu}s$, of surge current applied to a ZnO varistor. The ZnO varistor Pspice simulation data introduced in this paper has produced almost same values as the measured results experimentally.
세계 각국은 도심지역 교통체증으로 인해 UAM (Urban Air Mobility) 항공기에 대한 수요가 급부상하고 있다. 전기추진 수직이착륙기(e-VTOL) 개념의 다양한 항공기가 연구개발을 통해 상용화 준비 중이며, 사람이 탑승하는 유인운송수단이므로 감항인증이 요구된다. UAM 항공기의 안전 운항에 치명적인 위협을 가하는 요소는 구조물 손상과 항법 장치 교란을 유발하는 낙뢰와 비행 안정성을 저해하는 결빙이다. 현재 UAM 항공기 관련 낙뢰 및 결빙 인증기술 개발이 미비한 실정이므로, 적절한 감항인증 지침을 개발할 필요가 있다. 본 연구에서 미연방항공청(FAA), 유럽항공안전청(EASA)의 항공기 관련 법령 및 규정을 분석한 후, 낙뢰 및 결빙 인증지침을 UAM 항공기에 접목하고자 하였다. UAM 항공기에 대한 낙뢰 및 결빙의 영향성을 전산 시뮬레이션을 통해 분석하였고, 향후 운용될 UAM 항공기의 인증을 위한 실무지침 수립의 근거를 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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