고전압 콘덴서용 폴리머 절연형고전압 콘덴서용 폴리머 절연형고전압 콘덴서용 폴리머 절연형고전압 콘덴서용 폴리머 절연형

제조에 대한 기술지원제조에 대한 기술지원제조에 대한 기술지원제조에 대한 기술지원bushingbushingbushingbushing

2005. 072005. 072005. 072005. 07

지원기관 한국전기연구원지원기관 한국전기연구원지원기관 한국전기연구원지원기관 한국전기연구원::::

지원기업 동우전기공업 주지원기업 동우전기공업 주지원기업 동우전기공업 주지원기업 동우전기공업 주: ( ): ( ): ( ): ( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 고전압 콘덴서용 폴리머 절연형 제조에 대한 기술 지원 지“ bushing ” (

원기간 과제의 기술지원성과보고서로 제출합니다: 2004. 06. ~ 2005. 05.) .

2005. 07. 21.2005. 07. 21.2005. 07. 21.2005. 07. 21.

지원기관 한국전기연구원지원기관 한국전기연구원지원기관 한국전기연구원지원기관 한국전기연구원::::

대표자 박 동 욱대표자 박 동 욱대표자 박 동 욱대표자 박 동 욱( )( )( )( )

지원기업 동우전기공업 주지원기업 동우전기공업 주지원기업 동우전기공업 주지원기업 동우전기공업 주: ( ): ( ): ( ): ( )

대표자 김연수대표자 김연수대표자 김연수대표자 김연수( )( )( )( )

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 소 진 중소 진 중소 진 중소 진 중::::

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 심 대 섭심 대 섭심 대 섭심 대 섭::::

““““ 윤 기 택윤 기 택윤 기 택윤 기 택::::

““““ 전 태 원전 태 원전 태 원전 태 원::::

““““ 김 승 우김 승 우김 승 우김 승 우::::

- 3 -

종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서종합기술지원사업 기술지원성과보고서 요약서

사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.

현재 고압 콘덴서용 절연 붓싱은 자기재 애관형 제품을 주로 사용하고 있으-

며 폴리머 붓싱을 사용한 콘덴서는 아직 없는 상태이다 기존 제품인 자기재 애, .

관의 심각한 기술적 문제로 인해 필요성이 절실한 상태이다.

따라서 본 사업의 목표는 실리콘 고무를 이용하여, voltage power capacitor

의 설계 및 개발을 완료하는 것을 목표로 한다bushing .

실리콘 고무를 이용한 설계 및 개발 제품 규격1. voltage power bushing ( : 75

및BIL 175 BIL)

옥외용 콘덴서에 적용할 수 있는 실리콘 고무의 특성조사 및 선정-

옥외용 고전압 콘덴서의 형상 설계 및 전계해석-

재질의 절연유 환경의 전기적 특성 및 물리적 특성평가 기준제정 및- EP EP

재질선정

재질의 실리콘과의 절연접합 기술연구- EP insert polymer

플리머 붓싱이 사용된 콘덴서의 전기적특성 시험방법 연구-

- 4 -

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.

실리콘 고무와 절연유의 반응 특성 및 평가기술 실리콘과 내부 와- , EP insert

의 계면 특성기술 실리콘 전기적 및 물리적 특성 평가기술, bushingdml , EP

의 기초적 설계 기술 등을 응용하여 아래와 같은 사항을 지원함insert

옥외용 콘덴서에 적용할 수 있는 실리콘 고무의 특성을 조사 및 선정1)

옥외용 고전압 콘덴서의 형상 설계 및 전계 해석2)

재질과 절연유 환경의 전기적 특성 및 물리적 특성 평가 기준제정 및3) EP EP

재질을 선정

재질과 실리콘과의 계면 접합에 대한 기술을 지원4) EP insert polymer

폴리머 붓싱이 사용된 콘덴서의 전기적 특성 시험 방법5)

실리콘 고무 재질 특성※

경도- (shore A) : 70

인장 이상- (kgf/ ) : 40

신장률 이상- (%) : 250

인열강도 이상- (kgf/ ) : 15

붓싱의 전기적 특성※

- Impuls voltage : 75BIL, 175BIL

- Average corona start : 35 RMS

상용주파 건조 내전압- (1min) : 40 , 60 RMS

상용주파 주수 내전압- ((10sec) : 30 , 50 RMS

이상- Leakage distance(Min) : 470mm

최소 직선 섬락거리 이상- : 223mm

재질 특성EP inrsert※

인장강도- (Kpso) : 15.5

체적 저항- ( . ) : 16Ω

유전율- ( /mm) : 19

난연성 급- : FVO

내트래킹- : 4.5 , 6hr

수분 흡수율 이하- (%) : 0.1

- 5 -

지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.

지원항목지원내용

비고기술지원 전 기술지원 후

내한성시험

(KB C, 4 ~ -25 ) 11hr 20hr

내한성시험기

(KERI)

절연강도시험

상용주파 건조내전압

30 40 내전압시험기

(KERI)50 60

가열노화시험

(KS C 3004, -120

시간96 )

96hr 96hr 노화시험기

신율변화 80% 250%Dry oven

(KERI)

수분침투시험

시간(ANSI C29. 11,42

100 )

42hr 100hrWater bath

(KERI)

내후성시험

시간(ASTM G53, 1,000 )1,000hr 1,500hr

내후성시험기

(KERI)

난연성시험

(IEC 60587)FVO FVO

난연성시험기

(KERI)

내트래킹 시험기

(IEC 60587)6hr 6hr

내트래킹 시험기

(KERI)

굽힘시험 1000N인장시험기

(KERI)

뇌충격 시험60 75 충격시험기

(KERI)150 175

누설거리

(Creepage distance)600mm 870mm 설계

직선섬락거리

(Arcing distance)223mm 470mm 설계

시험방법폴리머 붓싱

시험규격없음

폴리머 붓싱

시험규격없음신뢰도 향상

- 6 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 전력용 진상 콘덴서: ( )

모 델 명 및: TAF - T5P0809R(75 ) TAF - T36050R(175 )

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구분경쟁

제품

해당기술 적용제품비고

지원 전 지원 후

경쟁제품 대비 품질자기재

수입제품과다경쟁

독점 공급,

경쟁.

자기재 보다는 수명 특성이,

월등히 우수

경쟁제품 대비 가격자기재

수입제품원68,000 원63,000 특성이 우수하고 균일함

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절감금액 비 고

원부자재 절감 억 천 백만원 년6 6 7 / (20%) 개 만 천개 년45$/ , 7 1 /

인건비 절감 억원 년2 / (40%) 인건비 반영15%

계 억 천 백만원 년8 6 7 / (30%)

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도 예상매출 전년대비 비 고

내 수 백만원300 백만원 년600 / 100%

수 출 천달러200 천달러 년500 / 150%

계 백만원500 백만원 년1,100 / 125%

참고 적용제품 주요수출국 동남아시아 베트남 호주 중동 이란 시리아) 1. : ( ), , ( , )

작성당시 환율기준 원2. 1USD/1000

- 7 -

수입 대체효과수입 대체효과수입 대체효과수입 대체효과5)5)5)5)

모델명 당해연도 수입액 차년도 수입액 수입대체금액 비 고

Cerama seal

Bushing

(75BIL)

백만원1,233 백만원1,630 백만원652

Cerama seal

Bushing

(75BIL)

백만원2,0467 백만원3,262 백만원1,305

참고 콘덴서 제조업체중 업계 수위에 있는 삼화콘덴서 한서콘덴서 등의 수) 1. ,

입 물량 대체

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

신제품개발(1)

현재 국내에서 전량 수입하여 사용하는 자지재 붓싱을 폴리머 붓싱으로 개발하

는 것으로 국내에서는 최초로 개발하느 제품이며 개발 완료시 수입대체 및 수,

출 효과가 극대화 될 것임

폴리머 붓싱 내부의 재질 가 내장되어 절연유 인입를 악을 수 있(2) insert(EP) ) ,

는 구조로 절연유 열화 시 자기재와 비교하여 폭발이 없고 몸체 내부에 압력이, ,

부피팽창으로 전이되는 사고를 미연에 대처할 수 있다.

금형 사출방식을 채택하여 치수 및 형상이 균일하고 호환사용 및 표준규격(3) , ,

설정이 용이함

자기재 애관 작업 시 사용되는 납을 사용하지 않으므로 작업자의 건강 및(4) ,

작업장의 비환경적인 시설을 철거할 수 있어 환경오염을 사전에 방지할 수 있음

- 8 -

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7.7.7.7.

콘덴서 붓싱 내부 는 및 기타 을 대체 할 수 있는(1) EP insert epoxy porcelain

특성을 가지고 있어 절연물 설계에 유리한 조건을 충족하므로 설계EP insert

및 제조 기술을 확보한다면 향후 다른 제품 설계 시 응용하여 여러 가지 제품을

개발할 수 있다.

실리콘 와 의 접합 및 전기적 특성 물리적 특성 등을 고려한 기(2) polymer EP ,

초적인 설계 기술 확보로 여러 가지 제품개발에 경쟁력 우위를 확보 헐 수 있

고 나아가 국제 경쟁력에서도 우위를 차지하여 수출증대 에도 도움이 될 것임,

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) ,1) ,1) ,1) ,

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

- 9 -

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건10

실리콘붓싱의 규격 및 검토

붓싱의 특성자료 붓싱관련 특허조사,

붓싱의 불량원인 및 사고사례

붓싱의 재료선정기준 및 재료관련자료

시제품제작 건1075 (CD 610) polymer bushing

외 종175 (CD 870 2 )

양산화개발 건275 polymer bushing

175 polymer bushing

공정개선 건7사출성형공정 전계완화용 센서내장

공정 외CRS

품질향상 건575 polymer bushing

175 polymer bushing

시험분석 건61실리콘의 전기적특성 물리적특성 화학적,

특성 평가

수출 및 해외바이어발굴 건-

교육훈련 건5실리콘붓싱의 설계기준 재료 및 전기적,

특성 외

기술마케팅 경영자문/ 건-

정책자금알선 건-

논문게재 및 학술발표 건-

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건-

지원실적업로드 회수 건-

지원기업 방문회수 건22실리콘붓싱의 설계 뭎리 및 전기적특성,

사출성형공정

기타 건2콘덴서 제조업체와 연계하여 양산제품에

관련된 협의 회2

- 10 -

종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.

본 기술지원 사업을 통해서 수혜 기업인 동우전기공업 주 는 기존 자기재와( ) epoxy

위주의 국내 제품에 특성이 월등히 우수한 실리콘 붓싱을 개발하게 되어bushing

국내 붓싱산업의 구도를 바꾸게 되었다.

본 사업에서는 그동안 전량 수입해오던 콘덴서용 붓싱을 국산화하였고 대량생산 기

술의 기초를 확보하게 되었으며 본 사업에서 개발된 종의, 75 BIL, 175 BIL, 2

붓싱뿐 아니라 등을 설계30 BIL, 60 BIL, 95 BIL, 150 BIL, 150 BIL,

생산할 수 있는 기술을 확보하여 국내 절연붓싱 시장의 실리콘 고무 붓싱화 및 고

품질의 붓싱을 사용한 콘덴서 제품을 만들 수 있는 계기가 될 것이다.

상기와 같은 성과로 인하여 수혜기업은 매출증대 신뢰성 있는 콘덴서의 생산으로,

전력공급의 신뢰도를 향상 시킬 수 있는 거승로 예상되며 또한 수출증대에 기여하,

여 국가경쟁력에도 이바지 할 수 있는 것으로 기대된다.

- 11 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

사업화 성고사업화 성고사업화 성고사업화 성고1.1.1.1.

특허 성과특허 성과특허 성과특허 성과

추원된 특허의 경우추원된 특허의 경우추원된 특허의 경우추원된 특허의 경우

세부사항

(9)

출원년도

(10)

특허명

(11)

출원인

(12)

출원국

(13)

출원번호

2004, 10

기능성 협성수지와 실리

콘으로 형성된 붓싱과 접

촉되는 오링부의 기밀유

지 성능과 절연내력을 향

상시킨 고전압 붓싱

동우전기공업 주( ) 대한민국20-20040-

0028069

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건1. : 101. : 101. : 101. : 10

NO

.일자 구체적 내용 증빙유무

1 2004. 06. 24 실리콘 붓싱의 규격 및 검토 유

2 2004. 07. 02 붓싱의 특성자료 붓싱관련 특허조사, 유

3 2004. 07. 14 붓싱의 불량원인 및 사고자료 유

4 2004. 07. 30붓싱의 재료선정기준 및 재료관련자료

및 관련규격 제공(CSA )유

5 2004. 08. 17 붓싱관련 국내학회 논문 유

6 2004. 08. 27 붓싱관련 외국사의 카다로크 및 기준 유

7 2004. 09. 15 실리콘붓싱의 투과성 자료 및gas data 유

8 2004. 09. 23실리콘 의 전기적특성에 관한primer

검토자료유

9 2004. 10. 11도전성 잉크 특성표 및 캠록 프라이머

자료유

10 2004. 10. 18

규격 고압 및KS ,

특별고압진상콘덴서의규격

(KS C4802)

유

- 12 -

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건2. : 102. : 102. : 102. : 10

NO

.일자 구체적 내용 증빙유무

1 2004. 11. 12 금형 수정 흐름성 수정, gate 금형

2 2004. 12. 04 시작품제작 이형불량 교정- , CRB 금형

3 2005. 01. 10시작품제작 누설거리-

연장(800 860 )→ 금형

4 2005. 02. 18전기특성시험 내부섬락 전계환화, ,

금형 수정EP금형

5 2005. 03. 03 상부 수정 외부섬락 교대갓 설계gate , , 금형

6 2005. 04. 14 외부섬락 금형 설계변경 내오손 설계, , 금형

7 2005. 04. 22 외부섬락 중오손 설계 교대갓 설계, , 금형

8 2005. 05. 03오손등급 의 중오손 설계 하부조립구조,Ⅲ

변경금형

9 2005. 05. 13전계완화 구조의 내오손 설계 등급( )Ⅲ

원가절감형 설계금형

10 2005. 05. 22원가절감형 호환성 있는 체결구조 설계, ,

오손등급( )Ⅳ금형

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건3. : 613. : 613. : 613. : 61

NO. 일자 구체적 내용 증빙유무

1~3 2004. 09. 15 시료 내후성 시험A, B, C 보고서

4~6 2004. 10. 5 시료 내트래킹 시험A, B, C 보고서

7~12 2004. 10. 19 내후성 시험 후 내크래킹 시험 보고서

13~17 2004. 11. 02 내후성 시험 후 접촉각 시험 보고서

18~19 2004. 12. 01 내한성 시험 보고서

20~21 2004. 12. 08 수분침투시험 경도 시험 보고서

22~23 2004. 12. 29 인장 및 가열 시험 보고서

24~25 2005. 01. 05 난연성시험 보고서

26~27 2005. 02. 11 굽힘시험 보고서

28~29 2005. 03. 09 트래킹시험 보고서

30~31 2005. 03. 15상용주파 건조 및 주수내전압 시험

및(75 175 ) 보고서

32~33 2005. 04 06상용주파 건조 및 주수내전압 시험

및(75 175 ) 보고서

34~35 2005. 04. 29 충격내전압 시험 및(75 175 ) 보고서

36~37 2005. 04. 30 고주파 섬락시험 및(75 175 ) 보고서

38~39 2005. 05. 03상용주파 건조 및 주수내전압 시험

및(75 175 ) 보고서

40~41 2005. 05. 04 충격내전압 시험 및(75 175 ) 보고서

42~43 2005. 05. 07 고주파 섬락시험 및(75 175 ) 보고서

44~45 2005. 05. 17상용주파 건조 및 주수내전압 시험

및(75 175 ) 보고서

46~47 2005. 05. 18 충격내전압 시험 및(75 175 ) 보고서

48~49 2005. 05. 19 고주파 섬락시험 및(75 175 ) 보고서

50~53 2005. 05. 24상용주파 건조 주수내전압 및,

충격내전압 시험 및(75 175 ) 보고서

54~55 2005. 05. 25 고주파 섬락시험 및(75 175 ) 보고서

56~61 2005. 05. 28

상용주파 건조 주수내전압,

고주파 섬락 충격내전압 시험,

및(75 175 )

보고서

- 14 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술 지원의 필요성제 절 기술 지원의 필요성제 절 기술 지원의 필요성제 절 기술 지원의 필요성2222

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333

부록부록부록부록

기술지원일지기술지원일지기술지원일지기술지원일지A.A.A.A.

시험성적서 고전압 콘덴서형 플리머 절연형 붓싱 재료시험시험성적서 고전압 콘덴서형 플리머 절연형 붓싱 재료시험시험성적서 고전압 콘덴서형 플리머 절연형 붓싱 재료시험시험성적서 고전압 콘덴서형 플리머 절연형 붓싱 재료시험B. ( , )B. ( , )B. ( , )B. ( , )

고전압 콘덴서형 폴리머 절연형 붓싱 시험성적서고전압 콘덴서형 폴리머 절연형 붓싱 시험성적서고전압 콘덴서형 폴리머 절연형 붓싱 시험성적서고전압 콘덴서형 폴리머 절연형 붓싱 시험성적서C. (11 BIL 75 )C. (11 BIL 75 )C. (11 BIL 75 )C. (11 BIL 75 )

고전압 콘덴서형 폴리머 절연형 붓싱 시험성적서고전압 콘덴서형 폴리머 절연형 붓싱 시험성적서고전압 콘덴서형 폴리머 절연형 붓싱 시험성적서고전압 콘덴서형 폴리머 절연형 붓싱 시험성적서D. (22.9 BIL 175 )D. (22.9 BIL 175 )D. (22.9 BIL 175 )D. (22.9 BIL 175 )

고전압 콘덴서용 폴리머 절연형 붓싱 규격고전압 콘덴서용 폴리머 절연형 붓싱 규격고전압 콘덴서용 폴리머 절연형 붓싱 규격고전압 콘덴서용 폴리머 절연형 붓싱 규격E.E.E.E.

년 월 일 전력그룹사 중소기업 전진대회 참여년 월 일 전력그룹사 중소기업 전진대회 참여년 월 일 전력그룹사 중소기업 전진대회 참여년 월 일 전력그룹사 중소기업 전진대회 참여F. 2005 4 7 . WIN-WINF. 2005 4 7 . WIN-WINF. 2005 4 7 . WIN-WINF. 2005 4 7 . WIN-WIN

- 15 -

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술지원의 정의제 절 기술지원의 정의제 절 기술지원의 정의제 절 기술지원의 정의1111

가 실리콘 고무특성가 실리콘 고무특성가 실리콘 고무특성가 실리콘 고무특성....

실리콘 고분자 개요실리콘 고분자 개요실리콘 고분자 개요실리콘 고분자 개요1)1)1)1)

가 실리콘의 결합구조가 실리콘의 결합구조가 실리콘의 결합구조가 실리콘의 결합구조))))

실리콘은 염화비닐이나 폴리스티렌 등의 플라스틱과는 달리 단일 수지재료는 아니,

고 오일 고무 레진을 기본 형태로 하고 이들로 부터 유도된 에멀젼 그리스 컴파, , ,

운드 등 다양한 제품형태를 갖고 있다 특히 개를 갖는 실란류 여러 유기폴리. Si 1 ,

머의 가교제에 사용되는 유기관능실란 의약품 합성 시 활성수소의 보호에 사용되,

는 실릴화제 나 의 제조시에 사용되는 레지스트의 프라이머로 되는 헥사메틸, IC LSI

디실라잔 파인세라믹의 프리커서인 폴리실란 폴리카르보실란 폴리실라잔 파이세, , , ,

라믹의 프리커서인 폴리실란 폴리카르보시란 폴리실라잔 등도 광의의 실리콘 중에, ,

포함되도록 부르고 있다.

실리콘을 함유하며 실리콘 고분자의 주쇄를 형성할 수 있는 여러 가지 고분자의 구

조를 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

폴리실록산[-Si(RP')-0-1] n : (Polysiloxane)

폴리실란[-Si(RP')-0-1] n : (Polysilane)

폴리카브실란[-Si(RP')-(CxHy)-] n : (Polycarbosilane)

폴리실라잔[-Si(RP')-(CxHy)-] n : (Polysilazane)

여기에서 는 메틸 에틸 페닐 등의 여러 가지 구조의 곁사슬이 가능R, R', R'' H, , ,

하며 폴리카보실란에 있어서도 사용하는 원료 즉 단량체의 구조에 따라 다양한 길

이 및 구조의 의 구조가 가능하다CxHy .

- 16 -

위에 나타난 여러 가지 구조 중에서도 산업화되어 사용되고 있는 거의 대부분의 실

리콘 고분자는 폴리실록산의 구조를 주사슬의 구조로 하고 있다 그리고 실리콘수.

지 실리콘고무 실리콘오일 등의 다양한 형태의 실리콘 고분자들은 위의 롤리실록, ,

산 주골격을 가지나 곁사슬의 변화 양쪽 말단그룹의 변화 가교의 정도 분자량, , , ,

배합 조성물으 차이 등에 의하여 나타나게 된다.

나 고압절련용 실리콘고무나 고압절련용 실리콘고무나 고압절련용 실리콘고무나 고압절련용 실리콘고무....

로 구성되어 이나 첨가제와 를Polydimethy1 siloxane(PDMS) halogens antioxidants

전혀 포함하지 않는다 는 년 이상 화장품과 식품 가공을 포함해 여. PDMS fluids 30

러모로 적용되어 사용되어오고 있다 메탈기와 같은 발수기가 표면에 있어 물에 대.

한 흡수성이나 용해성은 대단히 작으며 물을 강하게 반발하는 성질을 가지고 있기

때문에 다른 유기물에 농축되지 않는다 따라서 친환경성도 띠고 있다고 할 수 있

다.

의 구조의 구조의 구조의 구조PDMSPDMSPDMSPDMS①①①①

그림 형 실리콘의 화학적 구조그림 형 실리콘의 화학적 구조그림 형 실리콘의 화학적 구조그림 형 실리콘의 화학적 구조1-1 PDMS1-1 PDMS1-1 PDMS1-1 PDMS

- 17 -

는 주쇄에 메틸기 개가 측쇄로 달려 있다 결합은 극성기로PDMS siloxane 2 . Si-0

보이지만 실제로는 무극성에 가까워 전기 특서이 우수하며 분자사슬이 나선형 구조

로 되어있어 유기기인 메틸기가 표면으로 노출되므로 발수성이 우수하다 에. PDMS

서는 유기기인 메틸기의 입체적인 장애가 적으므로 주사슬 결합의 회전이 쉽Si-0

게 이루어지기 때문에 분자가 유연하며 분자 간력이 적어서 기계적 강도는 약한편,

이므로 시 실리카의 첨가로 기계적 특성을 보강한다compounding .

실리카의 높은 표면적 효과와 표면 수산기와 고분자와의 결합력에 의해 인장강도

및 신장율을 증가시킨다.

실리콘의 전기적 특성실리콘의 전기적 특성실리콘의 전기적 특성실리콘의 전기적 특성2)2)2)2)

가 내트래킹 특성가 내트래킹 특성가 내트래킹 특성가 내트래킹 특성))))

전계가 인가되는 절연물에 오손 자외선 산성비 등에 의해 표면열화가 진행된다, , .

따라서 미소반전이 일어나게 되고 국부적 방전에 의한 누설전류는 열화 정도에 따

라 점차 증가하게 되어 온도상승으로 탄화열화가 일어나고 계속되면 트래킹파괴에,

이른다 열화는 오염도가 높은 고분자 절연재료의 응용 시에 가장 위험한. Tracking

열화요소이다.

이러한 절연물의 트래킹성과 침식성은 재료의 분자구조에 기인한다 탄화로의 형성.

은 재료로부터 탈리한 탄소성분이 재료의 표면에 남아 있기 때문이지만 방전에 의,

한 화학변화로 인해 생성된 탄소를 소멸시키는 현상도 일어난다 탄화로 생성과 소.

멸의 상대적인 속도에 따라 내트래킹성이 결정된다 몇몇 화학적 결합은 단절되었.

을 때 자유기 탄화물이 생성되지만 다른 종들은 가스상의 잔유물로 사라진다, .

정량적으로 내트래킨성과 내침식성은 분자에서 모든 결합에너지의 합과 자유기 탄,

화물을 생성하는 결합에너지의 합의 비와 관련이 있으며 방전에 이해 국부적으로,

고온이 되면 분자 사슬이 잘라져 유리기가 생기고 또한 의 존재하에서 그 촉배ATH

작용을 받아 방전열화와 전자충력 의 영향과 함게 유기기와 해리된(electronimpact)

결정수가 방출되어 일산화탄소나 휘발성 탄화수소를 형성한다.

또한 수분의 기화에 따라 급격한 팽창작용과 마주쳐 탄화수소를 절연물 표면에 남

기지 않는 반응이 일어나는 것이다.

- 18 -

내트래킹성 및 내침식성은 충전제의 양을 증가시킬수록 어느 지점까지 향상되다가

이 지점을 넘어서면 향상 능력이 저하된다 무기물 충전제의 양 이외에 이들 충전.

제의 분산정도 옥외 절연물의 내트래킹성에 중요한 역할을 한다.

나 발수성 특성나 발수성 특성나 발수성 특성나 발수성 특성))))

옥외 절연물의 국부적인 방전에 의한 트래킹 발생의 주요 원인인 절연물 표면의 누

설전류 값은 표면이 건조할 때와 젖어 있을 때가 다르다 물론 오손 물질의 종류나.

오손 정도에 따라 다르지만 건조한 상태의 누설 전류 값보다 젖어 있을 때의 누설

전류 값은 훨씬 증가한다 따라 실리콘은 다른 고분자에 비하여 낮은 표면에너지를.

가지고 발수성을 띠고 있어서 표면에 물막형성을 억제하여 누설전류값의 증가를 줄

여준다 절연물 표면에서 물의 형상은 표면의 재질에 라서 필름 형태로 퍼지기도. eK

하고 방울 형태로 뭉치기도 하며 이런 현상은 절연물의 표면에너지 또는 표면장력( )

에 따라 정해진다 표 에서와 같이 물의 표면에너지는 로서 고분자. 1-1 73dyne/

재료의 표면에너지보다는 크다 따라서 물의 표면에너지 값과의 상대적인 차이로.

인해 고분자 표면 위의 물방울의 접촉각이 높은 편이다.

표 발수성 회복특성 비교표 발수성 회복특성 비교표 발수성 회복특성 비교표 발수성 회복특성 비교. 1-1. 1-1. 1-1. 1-1

구분 H2O Epoxy EPDM Silicone

표면에너지

(dyne/ )73 34~46 32~46 20~23

코로나

방전후의

발수성 회복

- 부족 부족 부족

다 내후성 특성다 내후성 특성다 내후성 특성다 내후성 특성))))

절연물의 열화원인중 중요한 요소인 태양광의 자외선에 의해서 절연물이 표면의 손

상 침해등이 일어난다 표 에서는 유기수지의 광흡수 파장역을 나타내었다. 1-1 .

- 19 -

발수성 회복Silcone 발수성 부족EPDM

그림 발수성그림 발수성그림 발수성그림 발수성1-21-21-21-2

지표에 도달하는 태양광은 이상의 파장영역을 갖는데 대부붕의 유기수지는300nm

이 영역에 흡수파장대를 가지고 있다 그러나 실리콘 화합눌은 자외선 영역의 광을.

거의 흡수하지 않는다.

표 유기수지의 흡수 파장영역표 유기수지의 흡수 파장영역표 유기수지의 흡수 파장영역표 유기수지의 흡수 파장영역1-21-21-21-2

수지 흡수파장영역(nm)

P-MMA

스티렌아크릴로나이트릴

플리카보네이트

폴리스티렌

폴리에칠렌

폴리프로필렌

PET

ABS

염화비닐

방향족폴리아미트

방향족폴리우레탄

290~315

290, 310~330

280, 310

310~325

300~ 310, 340

290~300, 30, 370

325

300~310, 370~385

320

360~370

350, 415

일반적으로 고분자 재료의 광열화는 광에너지가 고분자 분자가 가지고 있는 결합에

너지보다 크면 광에 의한 화학적 변화가 일어날 수 있다.

- 20 -

광에너지의 조사로 인하여 고분자 사슬중 이 생성되고 이 이 공기중radical radical

의 산소와 반응하여 연쇄반응을 일으키는 자동산화 반응으로 진행된다 실리콘 구.

조중의 및 결합이 자외선의 에너지 때문에 분해되기 쉽고 생성된C-H Si-CH3

그룹을 만든다silanol(Si-OH) .

결합의 그 결합 에너지는 표 에서 보는바와 같이 자외선 방사에너지보Si-O-Si 1-3

다 높아 우수한 내후성을 뛰며 따라 쵸킹현상이나 크레이징 현상이 쉽게 발생하지

않고 경년변화가 거의 없다.

표 자외선방사에너지와 결합에너지표 자외선방사에너지와 결합에너지표 자외선방사에너지와 결합에너지표 자외선방사에너지와 결합에너지. 1-3. 1-3. 1-3. 1-3

구분 silicone EPDM 시험조건

결합구조 Si-0 C-C

결합에너지

(kJ/mol)445 348

자외선 방사에너지

와(300nm, 388kJ/mol)

비교 표시한 값

접촉각

(deg)103 87

- 21 -

그림그림그림그림 1-31-31-31-3

초기시료(a) HTV SR

시간처리 배(b)HTV SR 4000 (1500 )

시간처리 배(c) HTV SR (2500 )

초기시료 시간처리 배(d) HTV SR (e) HTV SR 4000 (300 )

시간처리 배(f) HTV SR (2500 )

초기시료(g) EPDM1

시간처리 배(h) EPDM1 4000 (300 )

시간처리 배(i) EPDM1 (2500 )

초기시료(j) EPDM2

시간처리 배(k) EPDM2 4000 (300 )

시간처리 배(l) EPDM2 (2500 )

실리콘 적용현황실리콘 적용현황실리콘 적용현황실리콘 적용현황3)3)3)3)

가 전기절연물가 전기절연물가 전기절연물가 전기절연물))))

- 22 -

그림 실리콘의 자외선에 의한 반응도그림 실리콘의 자외선에 의한 반응도그림 실리콘의 자외선에 의한 반응도그림 실리콘의 자외선에 의한 반응도1-41-41-41-4

전기절연물중 대표적인 붓싱류에서 최근 가장 우수한 소재로 실리콘 고무를 뽑을수

있다.

실리콘 고부는 내열성이 좋아서 트래킹 아크 등에 잘 견디고 발수성이 우수하여,

오손환경에서도 절연성이 잘 유지되기 때문이다.

- 23 -

재료의 장점 경랑 저가 우수한 성능 장수명 때문에 구미 유럽의 선진국에서 전( , , , )

철이나 송배전선에 이들의 사용이 보편화 되어 가고 있으며 북미의 옥외절연물 신

규 물량은 대부분 실리콘절연물이며 특히 송전용 철탑의 암 을 특수 설계된 고(arm)

분자 절연물로 절연함으로써 철탑의 소형 경량 미려화는 물론 송전용량 증대가 가, ,

능한 것으로 일보 호주 캐나다 등의 시험 및 실증선로에서 확인되고 있어 세계적, ,

인 애자 메이커인 도 대대적인 투자를 하고 있다NGK .

송배전급 절연물 현수 지지형 붓싱 피뢰기 등의 각종 초고압 옥외 절연물은( , ) , COS

절연특성 및 발수성 회복에 의한 옥외 오손환경에서의 우수한 특성을 만족하며 가

공성이 매우 좋은 실리콘 고무 적용이 가시화 되고 있다( ) .可視化

나 전선류나 전선류나 전선류나 전선류))))

단독의 수요분야로서 가장 양적으로 많은 응용분야가 전선의 피복재로서의 용도이

다 내열성 내후성 고전기 특성과 같은 특성과 같은 특성을 살려서 전력용케이블. , , ,

원자력발전소 선박 등의 제어케이블 전기 기기의 내부배선 전동기 텔레비전 수상, , ,

기 등의 전원선 자동차의 점화케이블 냉장고나 쇼 케이스 등의 서리제거용 히터선,

광법위한 분야에서 수요가 신장하고 있다 기술적으로도 난연성 인열강도 첩착성. ,

등이 개량되어 이것이 수요 신장에 공헌하고 있다.

파이프히팅용 케이블파이프히팅용 케이블파이프히팅용 케이블파이프히팅용 케이블①①①①

최근 원유의 파이프라인을 가열하는 공업으로서의 히팅법이 채용되고 있다SECT .

이에 이용되는 케이블은 밀페된 강관 중에서 사용되기 때문에 밀페된 관속에서의

내열노화성이 특히 중요핟 따라 초내열성 실리콘 고무가 특수한 내열향상제의 첨.

가 및 가교도의 증가에 의해 개발되고 있다 피복용 절연재료 외에도 실리콘은 고.

무전선재료의 하나로서 이용되고 있다 전선분야에서의 실리콘 부품의 요용 상황을.

정리하면 다음과 같다.

오일 차 가공품 압출선다오이스윤활2 :

컴파운드 그리스 압출선다오이스윤활: ㆍ

실리콘 고무 편조유리섬유표면처리용varnidh

고무 전선피복의 보수 조인트부근의 절연RTV : , seal

고무가공품 열수축고무튜브 케이블 접속공법: ( )

- 24 -

원자로용 케이블원자로용 케이블원자로용 케이블원자로용 케이블②②②②

원자로 주변에 고은 분위기에 있어서 실리콘 고부 절연섬유편조 케이블이 사용되고

있다 경수로의 격납기 내에서 사용되는 케이블은 통상 운전 시 열과 방사선에 의.

해 냉각재 상실사고가 있을 때에는 방사선과 고온의 냉각제에 각각 노출되어도 단

위가능을 보유하고 있을 것이 요망된다 실리콘이 방사선에 약한 면이 있지만 장점.

들을 살려 보강제를 첨부하여 여기에 적용하여 사용하고 있다.

다 전기기기다 전기기기다 전기기기다 전기기기))))

발전기와 트랜스 등의 큰 물건으로부터 가정용 전기기가에 이르기까지 대단히 광법

위하게 사용되고 있다 그 예를 아래 표 에 나타냈다. 1-4 .

표 전기 기기에의 응용 예표 전기 기기에의 응용 예표 전기 기기에의 응용 예표 전기 기기에의 응용 예1-41-41-41-4

전자공학 산업 경 전 기 중 전 기

복사기

마그네크롤의 출입선

포그램프의 내부배서

방열 시트

콘덴서의 부츠

마그네트롤의 부츠

사무기기 키보드

칼라 의TV anade cap

압력 Jar packing

hair color

투선기의 가스켓

전자레인지의 도어

가스켓

용 난연전선UL

즈봉프렌쟈 히라선

취반 히타선과 출입선Jar

온수기의 packing

트랜스의 가스켓

발전소 콘트롤 케이블

종 모타의 입출선H

트랜스 입출선 카바

대형 종건식 트랜스H

층간주위선

출입선의절록

- 25 -

표 실리콘의 산업별 응용 분야표 실리콘의 산업별 응용 분야표 실리콘의 산업별 응용 분야표 실리콘의 산업별 응용 분야. 1-5. 1-5. 1-5. 1-5

종 류 응 용 분 야

사무기기키보다 접점 제브라 콘넥터,

사무기기용 및 산업용 롤

가전산업전자랜지 도어패킹 헤어드라 브러쉬 패드,

아노드 캡 스파크 플러그 부 머플러 홀더, , cm

자동차라디에이터 호스 방수 콘넥터,

오일씰, O-ring

레저산업물안경 스노우쿨 수영모 가글밴드, , ,

골프채 그립

식품관련 및 의료용드레인 호스 자동판매기 홋 도시락용 패킹, ,

링겔병 마개

전선냉장고 디프로스터 와이어 히터와이어,

네온 와이어 이스네션 리드선, ,

기타 방지 방독 마스크 안경테 금형 악세사리 금형. ,

플리머 절연붓싱의 특성 및 설계기준플리머 절연붓싱의 특성 및 설계기준플리머 절연붓싱의 특성 및 설계기준플리머 절연붓싱의 특성 및 설계기준3)3)3)3)

가 절연붓싱의 특성가 절연붓싱의 특성가 절연붓싱의 특성가 절연붓싱의 특성))))

고압 도체를 절연 지지하는 것을 기능으로 하는 붓싱은 기기전원측과 대지간의 절

연을 부담한 주요한 부분이며 다음의 조건이 구비되는 것이 요구 되고 있다.

절연저항 절연내력이 상용주파수인 대해서는 물론 충격파에 있어서도 클 것- ,

외력에 의한 하중에 견디기 위한 기계적 강도를 가질 것-

진동 등의 반복되는 하중에 견디로 피로 특성이 양호할 것- ,

표면에 아크 와 코로나 가 일어나는 경우 파괴되는 손상을 남기지 않- (Arc) (corona)

을 것

고신뢰도에 의해 위에 기술한 성능을 가지고 있으며 대향 생산 및 제조공저에- ,

일관성이 있을 것

- 26 -

나 절연 붓싱의 설계기준나 절연 붓싱의 설계기준나 절연 붓싱의 설계기준나 절연 붓싱의 설계기준))))

갓 사이의 기리갓 사이의 기리갓 사이의 기리갓 사이의 기리(shed)(shed)(shed)(shed)①①①①

일반적으로 갓 사이의 거리는 그림 에서와 같이 최소거리 와 같은 직경(shed) 1-5 c

인접된 갓들 간의 최소거리를 나타낸다 이는 두 의 바깥 의 가장 낮은 위. Shed rib

치에서 하부 까지의 수선을 측정 하므로써 얻어진다 이 거리는 연속하는 갓shed .

들 사이의 경우데 있어서 강우 및 눈에 의한 전교 를 피하기 위해 상당히(briding)

중요한 부분이다 따라서 는 이어야 한다 또한 붓싱의 길이인 전장이. c > 30mm . ,

이하인 것과 갓의 돌출거리 가 이하인 것은 를550mm (Shed overhang) p 40mm c

를 적용할 수 있다20mm .

그림 갓 사이의 거리그림 갓 사이의 거리그림 갓 사이의 거리그림 갓 사이의 거리1-5 (shed) c1-5 (shed) c1-5 (shed) c1-5 (shed) c

갓 돌출거리에 대한 간격의 비갓 돌출거리에 대한 간격의 비갓 돌출거리에 대한 간격의 비갓 돌출거리에 대한 간격의 비②②②②

그림 에 나타난 바와 같이 갓 돌출에 대한 간격의 비인 는 갓의 수를 증가1-6 s/p

또는 과도한 갓 돌출의 누설거리를 너무 크게 증가시키는 것을 대한 제한을 나타내

고 있다.

이 의 값은 애자의 자기세정 의 특성을 갖는 애자에 있어서는 중s/p (seif-cleaning)

요하다 따라서 갓 돌출에 대한 간격의 비 는 이어야 한다 그러나 골 이. s/p 0.8 . (rib)

없이 평평한 갓 의 경우 의 값을 까지 줄일 수 있다 여기서(plain shed) s/p 0.65 . s

는 연속하는 갓들의 같은 점들에서의 수직선 거리의 간격이며 는 최대 갓 돌출거p

리이다.

- 27 -

그림 갓 돌출거리에 대한 간격의 비그림 갓 돌출거리에 대한 간격의 비그림 갓 돌출거리에 대한 간격의 비그림 갓 돌출거리에 대한 간격의 비1-6 s/p1-6 s/p1-6 s/p1-6 s/p

간극 과 누설거리의 비간극 과 누설거리의 비간극 과 누설거리의 비간극 과 누설거리의 비(Clearance)(Clearance)(Clearance)(Clearance)③③③③

그림 은 간극 및 누설거리 를 표시한 예료 의 값은 애자 형상의 하부부1-7 d 1 , I/d

분 즉 골의 어떠한 부분이 가장 나쁜가를 검증하기 위한 것과 국부적인 전교현상을

피하기 위한 것으로 로 추천되고 있다 여기서 는 검증하고자 하는 두 부분1/d<5 . d

의 공기중 직선거리이고 는 검증하고 있는 두 점 사이의 누설거리이다, I .

그림 간극과 누설거리의 비그림 간극과 누설거리의 비그림 간극과 누설거리의 비그림 간극과 누설거리의 비1-7 I/d1-7 I/d1-7 I/d1-7 I/d

교대 갓 의 설계교대 갓 의 설계교대 갓 의 설계교대 갓 의 설계(Alternating sheds)(Alternating sheds)(Alternating sheds)(Alternating sheds)④④④④

그림 와 같이 두 개의 연속적인 갓 돌출 사이의 거리1-8 (shed overhang) (p1-p2).

즉 큰 갓 돌출과 작은 돌출이 교대로 있는 경우 이들 사이의 거리는 강우 상태에

있어 서로 전교되는 것을 피하는데 중요한 요소로 다음과 같다.

- 28 -

p1-p2 > 15mm

큰 갓 돌출 길이p1 :

작은 갓 돌출 길이p2 :

그림 교대 갓의 설계그림 교대 갓의 설계그림 교대 갓의 설계그림 교대 갓의 설계1-81-81-81-8

갓 의 기울기갓 의 기울기갓 의 기울기갓 의 기울기(Shed)(Shed)(Shed)(Shed)⑤⑤⑤⑤

그림 에서와 같이 갓의 기울기는 절연부의 자기 세정 특성을 나타내는 요소로1-9

상당히 중요하다 이느 갓의 끝으로부터 갓의 기울기는 보다 커야 한다. 5 .

갓의 상부a>5 --------

단 갓의 하부부분에 대한 기울기의 최소 규정은 없 나 골 이 없는 평평한 것, (rib)ㅇ

의 경우 하부의 기울기 는 이상일 것이 요구된다a 2 .

그림 갓의 기울기그림 갓의 기울기그림 갓의 기울기그림 갓의 기울기1-9 a1-9 a1-9 a1-9 a

다 절연붓싱부의 오손설계 특성다 절연붓싱부의 오손설계 특성다 절연붓싱부의 오손설계 특성다 절연붓싱부의 오손설계 특성))))

절연부분 전체의 특성요소절연부분 전체의 특성요소절연부분 전체의 특성요소절연부분 전체의 특성요소1)1)1)1)

오손상태에 있어서 붓싱은 여러 가지 형태로 설계할 수 있다.

- 29 -

오손이 증가하면 누설거기 를 증가하여야 하므로 같은 갓 형상(leakage distance)

을 갖는 것은 높이를 증가시킬 수 밖엔 없다 붓싱의 오손 섬락현상은 붓싱의 절연.

면을 따라 연면섬락이기 때문에 누설거리가 큰 것이 우수한 내오손특성을 가지고

있으며 이를 위해 주름 을 주고 있다 또한 붓싱의 연결장과 오손내전압과의 사(rib) . ,

이에는 비례관계가 있으므로 각각의 붓싱 절연 의 오손특성은 붓싱 개당 오, part 1

손내전압 는 오손내전압 당의 누설거리 효율로 평가되는 것의 보통이다 그EH 1 .

러나 이 해결은 오손도가 너무 크면 적용할 수 없는 경우가 있고 한 경제적이, EH

될 수 없으므로 규정 오손도에 적합한 다른 형상의 붓싱절연부를 설계하여야 한다.

따라서 앞에서 서술한 것과 애자 전체에 대한 특성 요소로 다음의 가지가 요구되2

고 있으며 이들은 표 의 오손등급에 의해 의존한다, 1-6 .

여기서 는 이론적 의미인 반면 는 경험적C.F(Creepage Factor) , P.F(Profile Factor)

인 의미이다 또한 는 모든 붓싱절연부 형상에 이용되는데 는 애. C.F , P.F cap, pin

자 및 자에는 적용할수 없다pedstal, postdo .

표 오손등급과 공칭누설거리표 오손등급과 공칭누설거리표 오손등급과 공칭누설거리표 오손등급과 공칭누설거리1-61-61-61-6

S.D.D : Salt deposic density, L,Y : Layer conductivity

Creepage Factor (C.F)Creepage Factor (C.F)Creepage Factor (C.F)Creepage Factor (C.F)

이는 오손도에 따라 다음과 같이 추천된다.

오손등급C.F = 1t /St < 3.50 --------------------------------- ,Ⅰ Ⅱ

오손등급C.F = 1t /St < 4.00---------------------------------- ,Ⅲ Ⅳ

애자의 전 누설거리1t : (Creepage distance)

공기중에서 가장 짧은 건조 거리 을 고려 하지 않음St : arc (arcing horns)

- 30 -

Profile Factor(P.F)Profile Factor(P.F)Profile Factor(P.F)Profile Factor(P.F)

그림 에서와 같이 이 값은 경험적인 갓으로 형 지지애자에는 적합1-10 S pedesteal

하지 않으나 값은 쉽게 계산할 수 있는 장점이 있다 는 단순화된 누설거리에. P.F

대한 두점의 간격 사이의 실제 절연누설 거리이다s .

P.F =간격 사이의실제누설거리

단순화된누설거리

단일 갓(a) 교대 갓(b)

그림 의 형상그림 의 형상그림 의 형상그림 의 형상1-10 Profile factor1-10 Profile factor1-10 Profile factor1-10 Profile factor

그림 의 경우1-10(a)

P.F =

그림 의 경우1-10(b)

P.F =

여기서 이 의 값은 앞의 오손등급에 따라 다음과 같이 추천된다P.F .

오손등급P.F < 0.8 ------------------- ,Ⅰ Ⅱ

오손등급P.F < 0.7-------------------- ,Ⅲ Ⅳ

- 31 -

제 절 기술지원목표제 절 기술지원목표제 절 기술지원목표제 절 기술지원목표2222

본 사업의 최종목표는 기존의 애관형붓싱을 사용하는 콘텐서에 플리머붓실을 적용

하는 제품을 개발하고 시험규격을 제정하여 고압 콘덴서용 플리머절연 붓싱의 생, ,

산공정의 개선 및 품질 안정화를 통하여 생산시간 절감 및 제조업체의 생산성 증대

를 통해 제품의 원가를 절감 실리콘 고부를 이용하여, voltage power capacitor

은 설계 및 개발을 완료하는 것을 목표로 한다busting .

실리콘 고무를 이용한 설계 및 개발 제품 규격1. voltage Power bushing ( : 75

및BIL 175 BIL)

옥외용 콘덴서 적용할 수 있는 실리콘 고무의 특성조사 및 선정-

옥외용 고전압 콘덴서의 형상 설계 전계해석-

재질의 절연유 환경의 전기적 특성 및 물리적 특성평가 기준제정 및 재질- EP EP

선정

재질의 실리콘과의 절연접합 기술연구- EP insert polymer

플리머 붓싱이 사용된 콘덴서의 전기적특성 시험방법 연구-

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

실리콘 붓싱과 절연유 반응특성 및 평가기술지원실리콘 붓싱과 절연유 반응특성 및 평가기술지원실리콘 붓싱과 절연유 반응특성 및 평가기술지원실리콘 붓싱과 절연유 반응특성 및 평가기술지원1.1.1.1.

실리콘 붓싱과 내부 인서트와의 계면 특성 기술지원실리콘 붓싱과 내부 인서트와의 계면 특성 기술지원실리콘 붓싱과 내부 인서트와의 계면 특성 기술지원실리콘 붓싱과 내부 인서트와의 계면 특성 기술지원2. EP2. EP2. EP2. EP

실리콘 붓싱과 전기적 물리적 특성 평가 기술지원실리콘 붓싱과 전기적 물리적 특성 평가 기술지원실리콘 붓싱과 전기적 물리적 특성 평가 기술지원실리콘 붓싱과 전기적 물리적 특성 평가 기술지원3. ,3. ,3. ,3. ,

인서트의 기초적 설계 기술지원인서트의 기초적 설계 기술지원인서트의 기초적 설계 기술지원인서트의 기초적 설계 기술지원4. EP4. EP4. EP4. EP

세부적 평가항목 및 기준설정세부적 평가항목 및 기준설정세부적 평가항목 및 기준설정세부적 평가항목 및 기준설정5.5.5.5.

- 32 -

가 내한성 시험가 내한성 시험가 내한성 시험가 내한성 시험)))) 항에 의하여 에서 시간 방치하여도 외관: KS 4511. 8.12 -25 12

상 이상이 없을 것

나 절연강도 시험나 절연강도 시험나 절연강도 시험나 절연강도 시험))))

건조시험건조시험건조시험건조시험①①①① 전압의 인가방법은 예상되는 건조 내전압치의 까지 적당히 상승: 75%

시키고 매초 시험전압의 약 의 상승률로 상승시켜 규정전압을 분간 인가하여2% 1

섬락이나 절연파괴가 없어야 한다.

주수시험주수시험주수시험주수시험②②②② 전압의 인가방법은 예상되는 주수 내전압차의 까지 적당히 상승: 75%

시키고 매초 의 상승률로 증가시켜 규정전압을 초 동안 인가하여 섬락이나 절2% 10

연파괴가 없어야 한다.

건조건조건조건조③③③③ 및 에서 분: 50 60 1

주수 및 에서 초40 50 10

다 수분침투 시험다 수분침투 시험다 수분침투 시험다 수분침투 시험))))

의 항에 따라 시간 동안 끓는 물에 담군 후 검사사여 외관ANSI C29.11 7. 1. 5 100

상 이상이 없을 것

라 가열노화시험라 가열노화시험라 가열노화시험라 가열노화시험))))

에 따라 시험편을 에서 시간 동안 가열한 후 실온에서 시간KS C 3004 120 96 4

이상 방치하고 시간 이내에 인장강도 및 신장율을 측정하여 가열전의 이상, 96 230%

이여야함

마 내후성 시험마 내후성 시험마 내후성 시험마 내후성 시험))))

항에 따라 시험하였을때 표면에 균열이나 기포 등이 없어야 하다- ASTM G53 .

바 난연성 시험바 난연성 시험바 난연성 시험바 난연성 시험))))

시료의 크기는 길이 폭 두께 로 준비하고125±5mm, 13.0±0.3mm, 13.0±0.3mm

준비된 시료로 위에 수직으로 고종허요 버너를 조정하여 푸른 불꽃이ring siand

높이가 되게 한다20±2mm .

- 33 -

불꽃을 시료에 초 동안 점화한 후 점화된 불꽃의 연소 시간 및 상태를 확인하여10

판정기준에 적합하여야 한다.

사 내트래킹 시험사 내트래킹 시험사 내트래킹 시험사 내트래킹 시험))))

항에 따라 시험한 후 섬락전압이 내트랙킹 시험전의 이상이 각IEC 60587 AC 90%

를 확인하였을 때 내부 절연파괴 펑크가 없어야 한다insulator tracking, , .

시험 목적-

폴리더 재료의 연면에 대한 내트래킹 특성을 확인하기 위해 실시

참고 문헌 의 항- : CEA LWIWC - 01 5.6

아 굽힘 시험아 굽힘 시험아 굽힘 시험아 굽힘 시험)))) 의 하중을 분간 인가하여 이상이 없을 것1,200N 1 (ES 131)

자 뇌충격 섬자 뇌충격 섬자 뇌충격 섬자 뇌충격 섬락락락락전압 시험전압 시험전압 시험전압 시험))))

항에 따라 뇌충격 전압에 사용하는 표준 파형은 로 정 또는 부KS C 4511 1.2x50

의 파코치 로 한다 뇌충격 전압 시험에서 시험 전압 파코치는 구형갭20%, ±3% .

또는 음극선 오시로그래프로 인정한다.

전압의 인가 방법-

전압의 안가 방법은 정 부 양극성에 대하여 실시한다 그러나 어느 쪽의 극서이- .ㆍ

낮은 섬락전압이라는 것이 확실할때에는 그 극성에 대하여 실시한다.

시험 목적-

애자부의 재질 및 치수 형상 변경으로 절연성능 검증,

시험전압 정극성 및 및 를 회 실시후 섬락이 없어야 한다- : 75 175 175 5 .

차차차차) Lea) Lea) Lea) Leakkkkage distandeage distandeage distandeage distande

콘덴서용 붓싱으로 사용하기 위한 최소 누설 거리는 이상이어야 한다60mm .

- 34 -

카 직카 직카 직카 직선 섬선 섬선 섬선 섬락락락락거리거리거리거리))))

콘덴서용 붓싱으로 사용하기 위한 최소직선 섬락거리는 이상 이어야 한다223mm .

사출 성형 기술사출 성형 기술사출 성형 기술사출 성형 기술6.6.6.6.

가가가가 금금금금형설계 및형설계 및형설계 및형설계 및 금금금금형의 종류형의 종류형의 종류형의 종류....

금형의 설계는 재품의 성형성이 좋고 금형의 가공이 용이하며 성형 제품의 양에 만

족하도록 설계하여야 한다 위 조건을 만족시키기 위해서는 제품의 크기 및 단일.

사출품 또는 복합 사출품에 따라 컴파운드의 종유 사출기 종류 등을 검토하여야,

하며 금형의 구조사용 목적 금형사출 방법 수 배열 의 형상, , cavity , cavity , runner

에 대한 효율 의 종류 윛치 의 위치 밥법 금형의 재료를 선, gate , ari vent , ejecting ,

택 하여야 한다.

금형재료의 적부는 금형수명 가공성에 큰 형향을 주는 것이고 그 선택은 금형에,

요구되는 조건과 가공설비 등을 검토한 뒤에 결정하는 것이 좋으며 일반적으로 다,

음과 같은 조건을 충족시키는 것이 필요하다.

가공성이 좋을 것-

연마하기 쉽고 면이 고르도록 깨끗이 다듬질 될 수 있을 것-

내마모성이 클 것-

조직이 균일하고 냅 결함이 없을 것-

열처리하기 쉬울 것-

열처리에 의한 변형 적을 것-

성형 압력 및 형체력에 충분히 견딜 수 있는 항장력 인성 및 경도를 갖을 것- ,

성형품 표면의 광택을 얻을 수 있도록 경면 마무리가 가능할 것-

열전도율이 좋고 열팽창 계수가 적을 젓- ,

표면처치가 우수할 것-

압압압압축 금축 금축 금축 금형형형형1) (Co1) (Co1) (Co1) (Commmmpression Molds)pression Molds)pression Molds)pression Molds)

압축 금형은 일반적으로 탄소강으로 만들며 공간 부분은 열처리 하여 경도, (cavity)

를 높이고 정밀하게 다음질한다 두쪽의 금형을 유압판사이에 고정시키고 재료를, .

컴파운드 형태로 가열되어 있는 금형의 캐비티 속에 넣어 두 쪽의 금형을(cavity) ,

압력에 의해 밀착시키면 플런저는 재료를 금형속으로 흘러들어가게 만든다.

- 35 -

재료가 금형 형상 대로 압축 되면 열과 압력에 의해 재료는 가황되면서 화t (cavity) “ ”

학적 반응을 일으킨다.

압축성형의 원리는 그림 에 잘 나타나 있다1-11 .

그림 압그림 압그림 압그림 압축 금축 금축 금축 금형형형형1-111-111-111-11

트트트트랜스퍼 금랜스퍼 금랜스퍼 금랜스퍼 금형형형형2) (2) (2) (2) (TTTTransfer Molds)ransfer Molds)ransfer Molds)ransfer Molds)

트랜스퍼 금형은 고무재료를 성형하는 또 하나의 방법이다 압축 금형과 다른 점은.

재료가 캐비티 내에 넣어진 상태에서 성형되는 것이 아니라 별도로 마련된 실린더

에서 가열되어 플런저에 의해 유동적인 상태로 밀착된 금형속으로 압입된다는 것이

다.

액체상태의 재죠는 스프루 와 런너 게이트 를 통해 캐비티 내(sprue) (runner), (gate)

로 들어가며 제품이 가공완료될 때까지 재료에 압력이 가해진다 고무재료는 트랜.

스퍼 금형으로 성형하는 방법은 많은 잇점을 가지고 있다.

트랜스퍼 금형은 압축 금형에 비해 성형주기가 짧고 보다 높은 정밀도를 얻을 수,

있으며 얇은 제품을 보다 쉽게 성형할 수 있고 코어킨 에 응력이 적게, , (core pin)

걸리며 재료가 복잡한 돌출부분과 오목한 부분에 잘 흘러들어간다 트랜스퍼 성형, .

의 원리는 그림 에 잘 나타나 있다1-12 .

- 36 -

그림 트그림 트그림 트그림 트랜스퍼 금랜스퍼 금랜스퍼 금랜스퍼 금형형형형1-121-121-121-12

사출사출사출사출 금금금금형형형형3) (In3) (In3) (In3) (Injjjjection Molds)ection Molds)ection Molds)ection Molds)

사출 성형의 원리는 트랜스 성형 원리의 응용이라 할 수 있다 트랜스퍼 성형의 원.

리는 재료를 금형 내에 마련된 실린더에서 가열하여 플런지에 의해 유동적인 밀착

된 금형속으로 밀어넣는 방식으로 성형하는 것이며 사출성형의 원리는 성형기 자,

체에 구비된 실린더에서 재료를 응용상태로 가열하여 금형안으로 밀어넣어 제품을

성형하는 것이다 여기서 고무재료의 성형에 대하여는 사출성형이라는 말 자체가.

잘못이라고 하는 설도 있다 원래 사출성형이란 재료를 가열하고 나서 냉각금형에.

압입성형하여 고체와하는 것을 의미하는데 비해 고무의 경우는 성형기 내의 실린더

에서 예열되어진 재료를 열간금형에 밀어넣어 성형하는 차이가 있으나 여기서는 이

해를 쉽게 하기 위해 고무 사출 금형이라 칭한다.

고무 사출 금형의 원리는 그림 에 나타나 있다1-13 .

나 사출 성형 기술나 사출 성형 기술나 사출 성형 기술나 사출 성형 기술....

의 배합 금형의 설계 제작 후 마지막으로 검토 되어지는 것이 성형이Compound , .

므로 제품구성에 많은 영향을 미칠 수 있다.

여러 가지 사항을 고려하려 작업 표준서를 기초로 하여 모든 조건들이 만족할 때

원하는 제품을 얻을 수 있다.

- 37 -

그림 고무사출그림 고무사출그림 고무사출그림 고무사출금금금금형형형형1-131-131-131-13

사출성형 방사출성형 방사출성형 방사출성형 방법법법법1)1)1)1)

사출성형에서는 사출기의 실린더 온도 사출압력 사출시간 사출온도 금형온도, , , , ,

사출속도 등을 표준화하여 균일제품이 생산될 수 있도록 작업해야 하며 이때

제품이 적정가황이 될 수 있도록 가류시간과 가류온도를 잘 조정EPDM insulator

하고 제품 전체의 균일가류가 디려면 내부금형과 밖의 금형의 온도를 잘 조정하여

야 한다.

사출성형기는 고무 투입시간 숏트 저장시간 런너 게이크에서 금형에 채워지는 시, , ,

간 및 금형을 프레스에 누르는 지의 전 을 일정하게 해야 균일한 제품을 얻을cycle

수 있다.

과가류 시에는 찢어짐이나 뜯김이 발생하고 미가류시에는 기포가 늘어나는 현상이

생긴다.

- 38 -

불량불량불량불량현상 대책현상 대책현상 대책현상 대책2)2)2)2)

사출성형 시 사출조건이 적절하지 않으면 불량이 많이 일어나므로 원인 분석을 규

명한 후 작업을 진행해야 한다.

표표표표 불량불량불량불량현상 대책현상 대책현상 대책현상 대책1-71-71-71-7

현 상 원 인 대 책

충 진

부 족

숏트1) Size

단속적 공급2)

3) Scotch

온도가 낮다4) Compound .

사출압 부족5)

충진시간 부족6)

재료 씹힘7)

재료의 형흐름성8)

의 넓이9 Runner , Cate

각 충진이 고르지10) Cavity

않음

배기 불량11)

계량을 늘린다1) .

배압을 얼린다2) Screw .

금형 온도3) i) Nozzie, Cylinder

조정

가류제 조절ii)

온도를 높게 한다4) Cylinder .

사출압을 올린다5) .

사출시간을 길게 한다6) .

씹히지 않는 형상으로 한다7) i) .

사용ii) Feeder

배합 검토8)

를 넓힌다9) Runner, Gate .

를 수정한다10) Gate baiance .

를 설치한다11) Vent .

Burr

발 생

숏트1) size

(over packing)

정도2) Compound

사출압이 높다3)

형체력이 약하다4) .

금형5) parting line

금형6) design

숏트량을 감하여 적정량으로 함1)

온도를 낮춘다2) i) Cylinder .

금형 온도를 낮춘다ii) .

사출압을 낮춘다3) i) .

형체압을 높인다ii) .

형체압을 높인다4) i) .

사출압을 낮춘다ii) .

의 수정5) Parting line

금형의 성형품 투영면을 작게6)

- 39 -

현 상 원 인 대 책

수 염

금형1) design

온도가 높다2) Compound .

사출압 전달 부족3)

짧은 사출시간4)

에서의 불안5) Gate seal

살두께 작게 금형 설계한다1) /

금형온도르 낮춘다2) Cylinder .

사출압을 올린다3) ) .ⅰ

금형 을 검토designⅱ

사출시간을 길게 한다4) .

설계를 수정한다5) Gate .

성형품의

표면

거칠음

1) Scothch

충진제 분산불량2)

가류제 조절1) ⅰ

금형온도를 낮춘다)Cylinder .ⅱ

배합시 분산개선2) )

분산이 잘되는 분산제로 바꾼ⅱ

다.

기 포

중의 휘발분1)Compound

에서 기포를 끌어 넣2) Cylinder

음

금형온도가 너무 높다3)

가류시간4)

배합제 건조1)

온도를 조절2)Cylinder

금형온도를 낮춘다3) ) .ⅰ

분해하기 쉬운 배합제를 피한)ⅱ

다.

가류시간을 조절한다4) .

Flow

mark

1) Scothck

흐름불량2)

형상3)Gate

금형온도 낮춤1) Cylinder

흐름개선2)

제한3) gate

탄 화 금형1) design

이 되지 않는 금형1) ) Air trapⅰ

design

적당한 를 붙인다) vent .ⅱ

- 40 -

현 상 원 인 대 책

Weld

Mark

충진시간이 길다1)

가류가 너무 빠르다2)

금형3) design

이형제 사용과다4) .

사출압을 높게 한다1) ) .ⅰ

사출속도를 크게 한다) .ⅱ

금형 온도를 낮2) ) cylinderⅰ

춘다.

가류를 보다 늦은 가류제로)ⅱ

한다.

을 개선하다3) ) Gate design .ⅰ

이형제량을 줄인다4) .

성형품

외관

불야

금형표면 거칠다1) .

이형제 사용량 과다2)

금형소제 재도금1) ,

이형제량을 줄인다2) .

이형

불량

숏트량1)

부적당한 금형2) design

금형표면 거칠음3)

부적정한 배합5)

적정한 숏트량으로 한다1) .

기구 개량2) Knock-out

다듬질을 잘한다3) .

금형소재 재도금4) ,

점착성 배합제 사용을 금한다5) .

잔류

(Stress)

1) Over packing

금형온도 분포2)

가류 불균일3)

배합 부적정4)

적정한 숏트량으로 한다1) .

온도분포를 적정하게 한다2) .

가류를 충분히 한다3) .

고층진 배합으로 한다4) .

몸몸몸몸체 성형기술체 성형기술체 성형기술체 성형기술3.)3.)3.)3.)

의 배합 금형의 설계 제작 후 마지막으로 검토되어지는 것이 성형이므Compound , ,

로 제품구성에 많은 영향을 미칠 수 있다 여러 가지 사항을 고려하여 아래 표. 1-8

과 같은 작업 표준서를 기초로하여 모든 조건들이 만족할 때 원하는 제품을 얻을

수 있다.

- 41 -

표 성형조건표 성형조건표 성형조건표 성형조건1-81-81-81-8

사출압 130±30bar

스크류온도 70±10

금형온도 165±10

실린더온도 70±10

- 42 -

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

가 실리콘 복합재료의 특성 평가가 실리콘 복합재료의 특성 평가가 실리콘 복합재료의 특성 평가가 실리콘 복합재료의 특성 평가....

기계적 특성기계적 특성기계적 특성기계적 특성1)1)1)1)

그림 및 는 절연실리콘 고무 수산화알루미늄 첨가량에 따른 인장강도를 측2-1 2-2

정하여 그 결과를 나타낸 것이다 그림 에서 수산화알루미늄의 함량이 서로 다. 2-1

르게 배합 처방된 시료에서 와 의 시료는 인장강도가TyPe B TyPe C

까지 증가하는 경향을 나타내었고 의 경우0.5~0.9kgf/mm , Type A

까지 비교적 낮은 인장강도 증가를 나타내었다 이러한 현상은0.40~0.46kgf/mm .

실리콘 컴파운드의 기계적 특성 보강을 위해 첨가한 수산화알루미늄이 상온에서 인

장강도를 높이는 주요 원인으로 판단된다.

일반적으로 고무에 첨가된 충진제에 의한 강도보강의 효과는 가교구조내에 도입된

충진제 입자의 비표면적과 표면활성이 클수록 큰 보강 효과를 나타낸다 이는 보강.

제인 수산화알루미늄 표면과 고무사슬간의 상호작용으로 에너지가 효과적으로 분산

될 수 있기 때문이다 이러한 효과는 응력을 받아 일시적으로 끊어진 사슬이 보강.

제인 수산화알미늄 표면에 다시 결합 되어 하중에 견딜 수 있게 된다 만약 끊어진.

사늘이 다시 결합을 못한다면 가해졌던 하중이 이웃 사슬로 전달되어 부가되는 하

중을 더 적은 수의 사슬이 견디어야 하므로 마침내 응력집중이 더욱 심화되어 파괴

로 이어지게 된다.

각각의 시료에 및 를 첨가한 시료에 대한 신장율의 변화를 측ATH 70, 100 150phr

정하였다 신장율 변화는 함량의 증가에 따라 에서 및. ATH 369.7% 362.6 219.57%

로 감소하는 경향이 관찰되었다 의 첨가량의 증가에 따라 신장율이 감소하는. ATH

현상은 고무에 가교결합이 도입되면 가교결합이 고무사슬의 흐름성을 방지하게되

고 수산화알미루늄의 첨가로 고무의 유동성이 줄어들어 분자사슬이 계면에서 미끄,

러지는 것을 방해하기 때문이다.

- 43 -

그림 에 실리콘고무 시료 컴파운드의 표면경도를 측정하여 그 결과를2-3 A, B, C

나타내었다 표면경도는 의 함량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. ATH .

의 경우 의 함유량이 에서의 경도는 이었거 의Type A ATH 70 phr Shore A 58 ATH

함유량이 및 로 증가하면 경도는 및 로 선형적인 증가를 난타내100 150phr 67 75

었다

이러한 결과는 실리콘 고무에 의 함유량에 따른 경도의 증가는 금속계 첨가제ATH

인 함유량의 증가에 따라 영량을 미치기 때문이다ATH .

가교고무의 내열성은 고온에서의 물리적 구조 변화와 화학적 구조 변화를 수반하는

두 가지 요인으로 생기는 가교고무의 변화현상이다 물리적 구조 변화는 주로 고분.

자물의 점성도 의존성에 좌우되는 것이며 고분자의 결정성 힘 수소, van der Waals ,

결합등 고분자의 차 결합력에 관계되는 특성이다 즉 고온에서 생긴 구조변화는2 .

저온으로 되돌리면 다시 초기의 특성에 매우 가까운 특성이 재현되는 가역적 구조

변화이다 여기에 비하여 화학적 구조 변화는 열 및 산화에 의한 고분자물의 분해.

에 속한다 이러한 화학적 구조변화를 내열노화성 이라하며 주로 열노화 전후의. “ ”

인장물성을 비교하여 재료의 화학적 구조 변화를 예측하느 일반적 방법으로 사용된

다.

수산화알루미늄 함량에 따른 실리콘절연고무 컴파운드의 가속열화거Type A, B, C

동을 살펴보기 위해 시료를 및 에서 각각 시간 동안 열화시킨90, 120, 150 120

후 인장강도와 신장율을 측정하고 그 결과를 그림 에 나타내었다, 2-1, 2-2 . Type

의 시료는 인장강도 보다 까지 인장강도의 증가를 나타내었Type A, B, C -1~11%

다 그러나 에서 열화시킨 시료의 경우 까지 급격히 감소하였다. 150 -69~ -61% .

열 열화에 의해 인장강도가 증가하는 경향을 나타내는 강도의 변화는 열에너지에

의한 의 생성에서 시작하여 사슬의 절단으로 이어지는 기구를 갖고 있free radical

는 고분자 사슬의 열화기구에서 생성된 이 미처 참여하지 못한 가교반free dadical

응을 진행시켜 가교도가 높아짐으로 인장강도가 증가하는 현상으로 판단된다.

- 44 -

인장강도가 급격히 감소하는 것은 열화에 의해 가교 사슬이 완전한 절단에150

이르러 강도를 유지할 수 없게 되었기 때문으로 사료된다.

그림 에 나타낸 이들시료의의 신장율의 변화는 열화에 의해 감소하는 경향을2-2

나타내었다 및 에서 열화시킨 경우 신장율의 감소는 까지 비. 90 120 -1 8~-2%

교적 신장율의 변화가 작게 관측되었으나 에서 열화시킨 시료의 경우 초기, 150

신장율에 대하여 까지 급격히 감소하였다-94 ~ -87% .

신장율의 감소는 열화에 의한 분자사슬 절단반응과 저분자량의 가소제 열할을 하는

배합제의 휘발로 인해 열화가 진행되면서 재료가 딱딱해지고 신장율이 감소하는 현

상으로 생각된다.

이 결과로 부터 내트래래킹성을 향상시키기 위하여 표면처리지 않은 AI(OH)3를 다

량 첨가한다는 것은 기계적 강도 인장강도 의 감소를 초해하여 갓 의( ) housing (shed)

특성에 영향을 미친다.

열경화성 고분자에 있어서 후경화는 최종 제품의 물성에 상당한 영향을 미치는 것

으로 얼려져 있으며 후경화의 효과 및 중요성은 적정 경화밀도 확보 경도 상승. ,

인장강도의 상승 및 신장율 감소와 경화 부산문 및 냄새제거 효과이외에 압축 여구

줄음율을 개선하고 내열성 및 내유성 향상시키며 휘발성 물질인 실록산을 제거하여

전기적 특성을 향상시킨다.

그림 의그림 의그림 의그림 의 함량함량함량함량에에에에 따른따른따른따른 실리콘고무 의 인장강도실리콘고무 의 인장강도실리콘고무 의 인장강도실리콘고무 의 인장강도2-1 A2-1 A2-1 A2-1 ATH TyTH TyTH TyTH Type A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, C

- 45 -

그림그림그림그림 는 함량는 함량는 함량는 함량에에에에 따른따른따른따른 실리콘고무 의실리콘고무 의실리콘고무 의실리콘고무 의 신신신신장장장장율율율율2-2 A2-2 A2-2 A2-2 ATH TyTH TyTH TyTH Type A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, C

그림 의그림 의그림 의그림 의 함량함량함량함량에에에에 따른따른따른따른 실리콘고무실리콘고무실리콘고무실리콘고무2-3 A2-3 A2-3 A2-3 ATHTHTHTH 의의의의 신신신신장장장장율율율율TyTyTyType A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, C

전기적 특성전기적 특성전기적 특성전기적 특성2)2)2)2)

가 비유전가 비유전가 비유전가 비유전율율율율 및 손실계수및 손실계수및 손실계수및 손실계수))))

교류전계에서 절연물은 전기 에너지가 열 에너지로 변환되는 과정에서 나타나는 유

전 손실을 갖게 되는데 절연물에 축적된 전기에너지는 열에너지로 변환되기 때문.

에 인가된 전계와 전류 사이의 위상각 이하의 값을 갖는다 즉 여기90 . , 9 - , δ

서 가 손실각을 나타내며 는 절연물의 손실 특성을 슈정하는 값으로 교류tan , tanδ δ

송전이 이루어지는 배전용 절연물에 있어서는 중요한 값으로 작용한다.

- 46 -

따라서 적절한 유전율과 낮은 유전정접이 요구되며 유전특성을 위한 시료는, ,

측정은120×120×1(mm), schering bridge (precion dissipationr factor and

이며 인가전압은 이다capacitance briege, Tettex 2904IHB) , 1 .

그림그림그림그림 2-4 Shering2-4 Shering2-4 Shering2-4 Shering bbbbridge gridge gridge gridge guuuuard ting capacitorard ting capacitorard ting capacitorard ting capacitor

절연 시험편 유전체 에 교류전압을 인가하면 유전체 내부에 누설전류가 흘러 유전( )

체 손실이 발생한다 통상 이 값은 범위이며 유전체의 일량. 0.001~20% (W=V×Ic,

으로 표시되는데 여기서 유전체의 손실은 에 비례하므로 익tan = ×c×v) , tanδ ω δ ㅂㅅ

은 절연체의 양부를 판정하는 중요 인자이다 유전특성에 영향을 주는 인자는 고주.

파에서 고분자내의 극성기의 전계 방향으로 배향과 저주파에서의 불순물과 같은 이

온의 이동이다 절연재료에 있어서 유전체손실이 커질수록 전력손실이 커지며 절연.

성능을 저하시키게 된다 그림 및 그림 는 실리콘의 조성비 및 함량. 2-6 2-7 ATH

에 따른 와 비유 전율을 측정한 결과를 나타내었다 실험결과에서 알 수 있듯tan .δ

이 와 의 시료에서 값은, TypeA B tan 10δ-3의 범위에서 의 분자구조에서 수산ATH

기 가 극성을 갖고 있고 이 극성기로 쌍극자 모멘트가 커지면서 유전손실인(-OH) ,

와 유전율이 증가한다고 생각할 수 있다 따라서 수산화알루미늄의 첨가로 유tan .δ

전체손실은 증가하였으므로 유전체손실만의 측면으로는 수산화알루미늄 함량을 가

능하면 적게 하는 것이 바람직하다고 판단되지만 첨가량은 내트랙킹성 난연성 등, ,

의 제반 성능들을 평가하는데 고려되어야할 문제로 판단된다 또한 실리콘 절연 컴.

파운드에서 실리콘의 함유량이 증가 함에 라 의 첨가량이 인 경우 유eK ATH 70phr

전율이 에서 로 의 첨가량이 인 경우 에서 으로 그2.96 3.21 , ATH 100phr 3.33 3.36 ,

리고 의 첨가량이 인 경우 에서 로 증가하였다 의 경우도ATH 150phr 3.51 3.55 . tanδ

실리콘의 함유량이 증가하면 유사한 증가현상을 나타내었다 이러한 현상은 실록산.

결합이 극성이기 때문이다.

- 47 -

가 절연파가 절연파가 절연파가 절연파괴괴괴괴 및 절연및 절연및 절연및 절연저저저저항항항항))))

절연파괴는 직경 인 구 구 전국으로 연면방전을 방지하기12.5mm(STS 312) -

위해 유증파괴 광유 로 실험하였다 인가전압은 교류전압을 전압상승법( , 100CS) .

으로 상승시키면서 절연파괴전압을 측정하엿다 또 시료에 존재하는 약(500V/sec) .

점을 기점으로 일어난 파괴는 인정하지 않았으며 전국 하부에서 파괴되는 값을 실

험치로 하였다 절연저항은 의 직류전압을 인가하여 측정하였는데 시간 에. 500V , t=0

서 전압을 인가하면 시간에 따라 감소하는 전류성분 즉 전자 및 원자분극에 기인,

하는 전류성분으로 거의 순간적으로 감소하며 그 후 전기분극 배향분극 계면분극( , )

에 기인하는 전류성분(Ia t∝-a이 있다 이와 같이 흡수전류 성분은 시간과 더불어) .

감소하므로 측정하고자 하는 누설전류 성분은 전압을 인가한 후로부터 분 후의 값1

을 측정하고자 하는 누설전류 성분은 전압을 인가한 후로부터 분 후의 값을 측정1

치로 하였다 절연파괴 강도는 재료가 어느 정도 높은 전압을 인가하였을 때 재료.

가 파괴되는 최소의 전압이다 그림 에 각 시료의 절연파괴전압을 측정하고 그. 2-8

결과를 나타내었다 의 시료에서 의 첨가량이 인 경우. Type A ATH 70phr 318.4 /

의 시료에서 인 경우 그리고 인 경우, Type B 100phr 284.1 / Type C 150phr

에서 를 나타내었다 이와같이 보강제인 의 첨가에 따라 절연파괴강291.1 / . ATH

도가 저하하는 것은 전극사이에 존재하는 무기를 입자계면에서 전계집중효과에 의

한 전기적 파괴가 시작되기 때문인 것으로 추측된다.

- 48 -

그림 에 실리콘 절연고무의 체적저항을 측정하고 그 결과를 나타내었다2-9 . Type

의 체적저항은 모두A, B, C 1012

의 범위의 저항값을 나타내었다 이러한 결ohm. .

과는 유전율과 같은 결과로 의 분자구조에서 수산기 가 극성기로 쌍극자ATH (-OH)

모멘트가 커지면서 유전손실인 와 유전율이 증가한다고 생각할 수 있다tan .δ

그림 의그림 의그림 의그림 의 함량함량함량함량에에에에 따른따른따른따른 실리콘고무 의 손실실리콘고무 의 손실실리콘고무 의 손실실리콘고무 의 손실각각각각2-6 A2-6 A2-6 A2-6 ATH TyTH TyTH TyTH Type A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, C

그림 의그림 의그림 의그림 의 함량함량함량함량에에에에 따른따른따른따른 실리콘고무 의 비유전실리콘고무 의 비유전실리콘고무 의 비유전실리콘고무 의 비유전율율율율2-7 A2-7 A2-7 A2-7 ATH TyTH TyTH TyTH Type A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, C

- 49 -

그림 의그림 의그림 의그림 의 함량함량함량함량에에에에 따른따른따른따른 실리콘고무 의 절연파실리콘고무 의 절연파실리콘고무 의 절연파실리콘고무 의 절연파괴괴괴괴강도강도강도강도2-8 A2-8 A2-8 A2-8 ATH TyTH TyTH TyTH Type A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, C

그림 의그림 의그림 의그림 의 함량함량함량함량에에에에 따른따른따른따른 실리콘고무 의 절연실리콘고무 의 절연실리콘고무 의 절연실리콘고무 의 절연저저저저항항항항2-9 A2-9 A2-9 A2-9 ATH TyTH TyTH TyTH Type A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, C

나 내트나 내트나 내트나 내트랙랙랙랙킹성킹성킹성킹성))))

고분자 절연물은 옥외의 가혹한 사용 환경에 노출되면 태양광에 의한 자외선 산성,

비 에 의해 표면이 열화되어 오손물질과 수분이 부착하며 젖음성(acid rain)

이 좋아져 절연성은 급격하게 저하되어 방전이 발생하면 국부적인 탄화(wettability)

열화가 일어나고 이것이 진전하여 최종적으로 내트랙킹파괴에 이른다.

- 50 -

트래킹파괴는 표면의 습균과 화학물질 등의 환경적인 열화요인에 의해 일어나지만

그 중에서 중요한 태양광의 자외선과 산업화와 더불어 화석연료의 연소에 의해 일

어나지만 그중에서 중요한 태양광의 자외선과 산업화와 더불어 화석연료의 연소에

의해 발생하는 산성비는 절연물 표면을 열화시켜 절연성은 급격하게 저하시킬 수

있다 그러므로 옥외에서 사용하는 경우 절연 연화를 가져오는 내트래킹성에 대한.

평가는 중요하므로 피뢰기 용 소재의 내트래킹성 및 그에 미치는 요인들에housing

대한 특성을 평가하지 않으면 안된다.

내트꼭킹을 평가하기 위한 방법으로는 비교법 경사 평면법(IEC Publ. 60112), (IEC

과 같은 규격화된 것으로는 최근의 내트래킹성이 개선된 소재에 대해Publ. 60857)

서 충분한 평가를 할 수 없다 에서는 수용액을 오손액으로 사. IEC 60112 0.1%NaCl

용하는데 실리곤 고무 에폭시수지 등은 발수성이 좋으므로 내트래킹성을 평가하기,

어렵다 즉 수용액의 표면장력 로 시료와 의 젖음성이 좋지않. , 0.1%NaCl 72dyn/cm

으며 낮은 저항률을 갖는 오손액을 사용해도 전극간의 거리가 가깝지 때문에 비교,

내트래킹지수 로 내트래킹성을 평가하는 것은 곤란하(comparative tracking index)

다 이와 같은 방법의 평균전계는 비교법 경사평면법의 경우 각각. , 25~150V/mm,

로 거의 동일하지만 건조대 에서 전압의 분담이 커지므로20~120V/mm (dry band)

인가전압이 높은 경사평면법이 더욱 가혹한 조건이라고 생각되낟 오손액으로는 표.

준액보다는 경사평편법의 비이온계 계면활성체를 첨가한 오손액이 시료와의 젖음성

이 좋기 때문에 가혹한 오손조건이라고 볼 수 잇다 표 에 오손액에 계면활성제. 2-1

를 첨가한 습윤조건에서의 크래킹실험에 대한 각각의 규정과 오손액의 조성을 나타

냉었다 그리고 계면활성제의 종류와 농도가 내트래킹성에 미치는 영향을 평가하여. ,

내트래킹성을 검토하는 것은 옥외의 여러 가지 오손조건을 고려할 수 잇다.

그래킹에 의한 절연파괴 사고는 피크저류로 나타나지만 재료 상태의 실험인 경우

탄화 및 침식 은 대체적으로 표면으로 흐흔 전기량에 비례하기(cabonizde) (erosion)

때문이다.

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표표표표 2-1 Co2-1 Co2-1 Co2-1 Commmmparatiparatiparatiparativvvve of contae of contae of contae of contammmminants according to standard testinants according to standard testinants according to standard testinants according to standard test

StandardContaminants

Electrolyte Surfaciant ninionic and anionic

IEC Pub1. 601120.1% NH4CI 0.5% alkylnaphthalene sulfonate

0.1% NH4CI

IEC Pub1. 60587 0.1% NH4CI 0.02% isoocty 1 phenoxy polythoxy

ASTM D 2303 0.1% NH4CI 0.02% isoocty 1 phenoxy polythoxy ethanol

IEC Pub1. 61302 NaCI sp;itopm (750±30 )ℓ

다 경사평면다 경사평면다 경사평면다 경사평면법법법법에 의한 내트래킹성에 의한 내트래킹성에 의한 내트래킹성에 의한 내트래킹성....

실험회로 및 조건실험회로 및 조건실험회로 및 조건실험회로 및 조건①①①①

실험의 주파수의 변화는 이고 출력전압은 이내에서 까지 변60Hz ~1kHz , ±2% 7

화되며 정격전류는 로 설정하여 상용 및 고주파에서 트래킹실험으로, 60 ASTM d

과 을 기본으로 한다 그림 트래킹파괴 실험의 구성도2303 IEC Publ. 60587 . 2-10

와 회로를 나타내었다.

실리콘 고무 등과 같이 내트래킹성이 우수한 소재는 장시간의 평가를 요구하므로

신뢰성이 있다면 실험시간을 단축시킬 필요성이 있다 따라서 가속수단으로 주파수.

를 상승시키는 주파수 가속 트래킹실험이 요구되낟 전압가속은 인가전압의 상승에.

의해 시료에 인가되는 전계 방전의 펄프수 전하 및 에너지의 증가등으로 전계의, ,

가속효과를 가져온다 그리고 주파수 가속은 당의 부분방전 발생량이 일정. , 1cycle

한 주파수 범위에서 일어나며 실험시간이 주파수에 반비례하여 단축되는 이점이 있

다.

- 52 -

그림그림그림그림 2-102-102-102-10 TTTThe cirche cirche cirche circuuuuit diagrait diagrait diagrait diagrammmm of tracof tracof tracof trackkkkinginginging bbbbreareareareakkkkdodododowwwwn testn testn testn test

상부 및 하부전극을 시료에 부착하고 상부전극과 시료 사이에 오손액이 균일하게,

흐르도록 매의 여과지 를 겹쳐 상부전극과 시료사이에 끼워 정량펌프8 (fiIter paper)

로 오손액을 공급한다 상부전극과 하부전극의 거리는(peristaltic pump) . 50±0.5

이며 수평으로부터 로 유지하여 실험하였다 트래킹파괴는 고압회로에 이, 45° . 60

상의 전류가 초간 연속적으로 흐를 때의 시간과 도전로 가 하부전극2 (carbon track)

으로부터 의 표시에 도달 하는 시간으로 평가하는데 전자를 내트래킹성의 평가25

기준으로 하였으며 실험조건은 표 에 나타내었다 전극의 재질은 내화학성이, 2-2 .

우수한 이며 본 실험에서는 누설전류를 측정하면서 시간까지 설정하였다STS 316 9 .

오손액은 0.1% NH4 수용액에 종류의 계면활성제는CI 2 isoocty1 phenoxy

로 각각 계면활성제를 표 에 타나내었다 계면활서제의 농도polyethoxyethanol 2-3 .

는 와 을 근거로 와 로 하였으며 오IEC Pub1. 60112 IEC Pub1. 60587 0.02% 05.%

손액의 저항률 과(660 conductormeter, Metrigb) pH(TOA electronics. HM-20S)Ω

를 측정하여 나타내었다 오손액의 유량과 직력저항은 인가전압을 상승시킴에 따라.

증가시키며 인가전압에 따른 오손액의 유량과 직렬저항은 표 을 나타내었다2-5 .

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표 트표 트표 트표 트랙랙랙랙킹시험조건 경사평킹시험조건 경사평킹시험조건 경사평킹시험조건 경사평판법판법판법판법2-2 ( )2-2 ( )2-2 ( )2-2 ( )

Srandards

ItemSpecifications

Specimen configuration 50×120 (mm)

Electrode material 년 316 stainless steel

Secimen thick 6 (mm)

Inclination 45 (°)

Electrode spacing 50±0.5 (mm)

Temperature 23±2 (°)

Applied voltage 4.5 ( )

Contaminants0.1% NH4CL + 0.02% nonionic

surfactant

Resistivity of contaminants 370~400 ( )Ωㆍ

2-3 S2-3 S2-3 S2-3 Suuuurface actirface actirface actirface activvvve agent to trace agent to trace agent to trace agent to trackkkking resistance eing resistance eing resistance eing resistance exxxxperiperiperiperimmmmentententent

Surface active agent Polarity Trade mark

Alkylnaphthalene surfonate Anionic EKARU BX

lsooctylphenoxy polyethoxy

ethanolNonionic TRITION X-100

표 오손표 오손표 오손표 오손액액액액의 조성에의 조성에의 조성에의 조성에 따른따른따른따른 특성특성특성특성2-42-42-42-4

Contaminants

IngredientsSoln. A Soln. B Soln. C

Electrolyte(0.1 %)NH4Cl

Iso-octylphenoxy

NH4Cl NH4Cl

Nonionic

Surfactant

(0.02 %)

polyethoxyethanol

AnionicAlkylnaphthalene

sulfonate

Resistivity

( . )Ω 380±10 390±10 390±10

pH 5.7 5.8 5.8

- 54 -

표 인가전압에표 인가전압에표 인가전압에표 인가전압에 따른따른따른따른 오손오손오손오손액액액액의 유의 유의 유의 유량량량량2-52-52-52-5

라 실험 결과라 실험 결과라 실험 결과라 실험 결과))))

Al(Al(Al(Al(OHOHOHOH))))①①①① 3333 첨첨첨첨가가가가량량량량에에에에 따른따른따른따른 파파파파괴괴괴괴시간시간시간시간

고분자 절연물의 트래킹은 보통 단계로 나눌 수 있다 첫째 상부전극에서 전압4 . ,

인가에 의해 오손액은 흐름들 따라 발생한 전류는 부분적 건조대를 형성하고 방전

이 일어난다 둘째 이 방전이 하부전극으로 이동하며 연속적으로 방전되도 시료의. . ,

온도가 상승한다 셋째 하부전극에서 불꽃으로 인해 폭이 좁은 고온영역이 발생하. ,

고 시료의 분해가 시작된다 그리고 네 번째로 이 불꽃영역이 상부전극쪽으로 서, . ,

서히 확장하면서 침식 및 트래킹 파괴에 이르게 된다.

Al(OH)3의 첨가량에 따른 트레킹 파괴시간의 측정은 첨가량이 증가할수록 내크래킹

성이 증가하다가 에서 포화되는 것을 확인할 수 있다 이와 같이 충전재의130pnr .

첨가량이 증가함에 따라 트래킹 파괴시간이 길어지는 것은 충전재의 첨가량의 증가

가 건조대에서 방전에 의한 열에 대해 저항성을 높이는데 기여하고 표면방전이 발,

생한 장소의 근방에 무기물 충전재가 존재할 확률이 높기 때문에 흡열반응이 효과

적으로 일어나기 때문이다.

오손액이 흐르고 있는 시료 표면에 발생하는 방전에는 시료 표면이 탄화하기 이전

에 발생하는 기중방전과 탄화열화가 일어나기 직전 직후여 발생하는 표면방전이, ㅔ

있다 후자의 방전을 미소발광방전 이라 한다 기증방전은 오손액의 증. (scintillation) .

발에 의해 형성되는 비교적 폭이 넓은 건조대 사이에서 발생하는 방전이고 비소발,

광방전은 건조대 사이의 보다 좁은 캡 에서 발생하는 방전이다 이 두가지 방(cap) .

전이 시료 표면의 탄화열화를 촉진하지만 미소발광방전에 의해 발생하는 열이 탄화

의 직접적 원이이라고 생각된다.

- 55 -

Al(OH)3를 첨가함에 따라 실리콘 고무의 내트래킹성이 형성되는데 그 표면방전에

의한 열화과정은 다음과 같다 누설전류가 작고 건조대 의 방전에 의한. , (dry band)

국부온도상승이 실리콘 고분자의 분해온도보다도 낮은 상태 즉 누설전류가base ,

재료의 발수성 에 의해서 결정된다 그 다음 온도가 국부적으로 상(hydrophobicity) .

승하면 실리콘 고분자는 분해되지만 수산화물은 분해하지 않는다 이 때 침base , .

식 의 속도는 실리콘 고분자의 내열성 무기물의 열전도율과(erosion) base , Al(OH)3

의 첨가량에 의하여 결전된다고 생각된다 끝으로 더욱더 국부적으로 온도가 상승.

하여 수산화물과 분해하면 내부 산화기구로 트래킹을 억제한다 이 단계에서는 실.

리콘 고분자보다도 수산화물의 종류와 첨가량이 결정적인 역할을 한다 따라base .

서 본 실험에서는 옥외 고분자 절연물에 대한 오손액경사평면법, (Iiquid

실험 을 통해 개폐기 부싱의 소제로contaminant inclined plane method) housing

사용하는 실리콘 고무에 대하여 각각의 조건에서 내트래킹성을 평가하였다 오손액.

경사평면법에서는 음이온계 및 비이온계 계면활성제을 평가하였다 오손액경사평면.

법에서는 음이온계 및 비이온계 계면활성제 를 첨가한 오손액으로 트래(surfactant)

킹 파괴에 미치는 표면장력 에 대한 영향도 검토하였다(surface tension) .

그림 는 실리콘 킴파운드 시료의 크랙킹 시험후 시료상태를 나타낸 것으로2-11

및 의 시료에서 트랙킹 현상으로 시료가 심하게 침식된 현상을 볼ATH 70 100phr

수 있으며 시료에서는 트랙킹 현상은 없으며 오손액이 흐른 부분에서 약간150pht

깊은 침식 발생을 나타내었다 이러한 현상은 의 재료사진이 트랙킹 파괴의. EPDM

억제 효과는 없었다 이와 같은 결과로 보아 시험시료의 경우 첨가량이. ATH

이상에서만 내트랙킹성이 있음을 확인하였다150phr .

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Type A Type B Type C

그림 의그림 의그림 의그림 의 함량함량함량함량에 다에 다에 다에 다른른른른 실리콘고무 의 트실리콘고무 의 트실리콘고무 의 트실리콘고무 의 트랙랙랙랙킹시험결과킹시험결과킹시험결과킹시험결과2-11 A2-11 A2-11 A2-11 ATH TyTH TyTH TyTH Type A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, Cpe A, B, C

오손오손오손오손②②②②

인가전압에 따른 트래킹 파괴시간은 비이온계 및 음이온계 계면활성제를 첨가한 찬

오손액에 있어서 인가전압이 증가할수록 트래킹 파괴시간은 감소하며 이것은 전압

가속임을 알 수 있다 그리고 비이온계 계면활성제를 첨가한 온손액보다 음이온계. ,

계면활성제를 첨가한 오손액의 경우가 인가전압에 따라 트래킹 파괴시간이 짧다.

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이것은 음이온계 계면활성게를 첨가한 오손액은 비이온계 계면활성제를 첨가한 오

손액은 비이온계 계면활성제를 첨가한 오손액과 저항률이 같고 접촉각이 크기 때,

문에 젖음성이 더 나빠 트래킹 파괴시간이 길다고 생각되지만 트래킹 파괴시간이,

짧은 것은 음이온계 계면활성제의 측쇄 의 분해 에 의해서 생(side chain) (cleavage)

성된 이은종 이온화가 가능한 물질 이 내트래킹성의 저하에 기여하는 것으로 사료( )

된다 비이온계 계면활성제를 첨가한 오손액은 시료 전체에 걸쳐서 넓게 퍼지는 방.

전형태를 나타냄으로써 시료 표면의 온도 분포가 분산되기 때문에 트래킹 파괴시간

이 길게 나타나는 반면 음이온계 계면활성제를 첨가한 오손액에서는 방전이 폭이

좁은 직선상으로 발생하여 방전열이 집중되기 때문에 트래킹 파괴시간이 짧다고 생

각된다.

주파수가주파수가주파수가주파수가속속속속에에에에 따른따른따른따른 내트래킹성내트래킹성내트래킹성내트래킹성③③③③

인가전압 주파수의 상승에 따라서 트래킹 파괴시간이 짧아지는 것은 시료 표면의

탄화점의 발생에서 진전함과 더불어 트래킹 인가전압의 주파수에 따라 상부와 하부

전극 사이에 흐르는 누설전류의 반복 횟수와 오손액의 유량에 의한 누설전류 및 방

전에너지에 의존한다 인가전압의 주파수 상승에 따라 표면에 흐르는 누설전류의.

반복 횟수는 증가한다 따라서 누설전류에 의한 건조대의 발생 가능성은 증가하고.

방저의 발생이 활발하게 되어 방전 횟수 및 방전에너지가 증가함으로 시료 표면에

탄화점이 발생한다고 생각된다.

또한 인가전압의 주파수 상승에 따라서 중량손실은 증가하고 표면처리되지 않은 충

전재를 첨가한 시료가 표면처리한 충전재를 첨가한 시료보다 중량손실이 증가하는

경향을 나타내고 있다 이와 같이 인가전압의 주파수 상승에 따라서 중량손실이 증.

가하는 것은 시료 표면에 흐르는 누설전류의 횟수는 증가함으로서 건조대가 발생할

가능성이 증가한고 탄화점의 발생이 용이하게 됨은 물론 일단 탄화점이 형성되면

이 부분을 집중적으로 침식시키게 되기 때문이다 또한 인가전압의 주파수가 증가.

할수록 침식깊이 및 열화 면적은 크게 증가하고 있는 것을 알 수 있다 이와 같이.

실리콘 고무의 침식 깊이가 증가하는 요인은 트래킹 파괴 시에 도전로를 형성하지

않고 침식형으로 진전되기 때문이다.

- 58 -

실리콘 고무는 탄화되어도 그 자체가 무기물Ai (SiO2로 되어 절연성을 회복함으로)

디시 탄화됨과 동시 열화면적이 크다 그리고 트래킹에 의한 파괴양상은 침식.

형으로 나타났다 일반적으로 합성고무나 프라스틱류의 트래킹 파괴양상은(erosion) .

하부전극에서 상부전극으로 빠른 속도로 탄화로 가 형성되는 경향을(carbon track)

나타내는 반면 실리콘 고무는 하부전극 부근에서만 상당히 깊게 침식된다.

촉촉촉촉진내후특성진내후특성진내후특성진내후특성3)3)3)3)

각 시료를 형광 시험기에 노출시켜 에 준하여 시간UV-B lamp ASTM G 53 2,000

까지 가속열화 하였다 시험조은 의 자외선 에서 시간 및 의 응축. 60 (UV) 50

에서 시간을 로 하여 반복하는 조건으로 시간 가속열(cundensation) 2 1cycle 2,000

화 하였다 시간마다 시험편을 꺼내어 각 평가함목을 측정하였다 그림 은. 500 . 2-12

실험에 사용한 의 태양광과 비교한 에너지 분포를 나타낸다UV-B lamp .

내후성에 영향을 미치는 이자는 태양광선 공기 중의 산소 온도 습도 바람 공기, , , , ,

중의 오존 아황산가스 및 오염물질 등이며 그중 태양광선의 영향이 가장 크다 태, .

양광선의 영향이 가장 크다 태양관선 중에서도 고분자 재료의 광열화에 가장 크게.

작용하는 부분은 영역의 자외선 으로 막대한 양의 양성자290`380nm (ultraviolet)

에너지를 갖고 있어서 광 열화를 개시한다(quantum) .

지표에 도달하는 태양광은 그림 와 같은 파장별 를 갖고 이다 원래의2-13 intensity .

태양광 중 영역은 가시광선 으로 전체 광 에너지의 를 차400~800nm (visible) 42%

지하며 약간의 광열화를 일으키지만 거의 조사되는 광 에너지는 재료의 에healing

만 기여하며 이상은 적외선 으로 전체 광 에너지의 를 차지하, 800nm (infrared0 42%

며 광 열화에는 전혀 관계없이 에만 기여한다 나머지 정도가 자외선으로healing . 8%

이것은 막대한 양의 양성자 에너지를 갖고 있어서 고분자 재료를 열화 시킨다 실.

제 공 열화의 원인은 의 자외선이며 특히 의 자외선은 고290~400nm 290~320nm

분자 재료의 화학결합을 파괴시킬 정도의 큰 에너지를 갖고 있어서 열화의 주인이

된다 그런데 자외선 중 이하는 대기의 오존층에 의해 완전히 흡수되므. 200~ 290nm

로 지구에 도달되는 단 파장은 거의 없다.

- 59 -

그러나 내양광중 자외선이 차지하는 부분은 전체 복사에너지는 미만이지만 자10%

외선은 적외선이나 가시광선보다 더 큰 에너지를 나타내므로 짧은 파장영역의 자외

선 량이 어느 정도 존재해 있어도 광화학반응에 따른 열화는 아주 크다고 할 수 있

다 는 형광 중에서 가장 널리 사용되는 로 알려져 있으며 그. UV-B lamp lamp lamp

림 에서처럼 자외선이나 파장범위는 이하의 큰 자외선 에너지를 방출2-12 290nm

함으로 짧은 기간에 장기간의 자외선에 의한 영향을 평가하는데 유용한게 사용되고

있다 자외선에 의한 촉진 내후 열화 조건은 상돈 상압의 일반 대기중에서 진행 하. ,

였으며 자외선 조사시간을 시간 응축시간을 시간으로 하여 시간을 로, 6 , 2 8 1cycle

하여 특성변화를 측정하였다.

옥외에서의 태양광의 자외선에 의한 표면 열화는 시료의 표면저항과 체적 저항에

영향을 미치게 된다 표면열화에 따라 표면저항은 표면의 표면의 열화정도가 크기.

때문에 저하가 큼을 알 수 있다 그러나 체적저항은 표면저항보다 저하되는 폭이작.

다 이와 같이 열화에 따라 표면 및 체적저항이 감소하는 것은 열화에 의해 무기물.

이 노출되고 거칠어지기 때문이라고 생각된다 또한 표면 열화는 장기적으로 접촉.

각이 감소하는 산성비에 의해 침식 분해되어 첨가제의 탈 리가 시작되어 표면이,

거칠어지고 다공성 으로 되면서 흐름의 용이성으로 수분이 침투 확산하기(porosity) ,

쉽게 때문이라고 생각된다.

시험평가는 의 항에 형광자외선 방법 으로 시CEA LWIWG-01 5.2 (ASTM G53) 1,000

간 시험후 시료표면에 이상의 균열이나 기포 등의 결함이 없어야며 시험전0.1mm

후 접촉각 측정기로 접촉각을 회 측정하여 그 평균값의 변화율이 이내 이어10 25%

야 한다.

- 60 -

그림 와 태그림 와 태그림 와 태그림 와 태양광양광양광양광의 파장별 에너지 분의 파장별 에너지 분의 파장별 에너지 분의 파장별 에너지 분포포포포2-122-122-122-12 UVUVUVUV-B la-B la-B la-B lammmmpppp

그림그림그림그림 2-1232-1232-1232-123 QUVQUVQUVQUV cross section of dcross section of dcross section of dcross section of duuuuring testing periodring testing periodring testing periodring testing period

- 61 -

표 파장별 열화반응기여표 파장별 열화반응기여표 파장별 열화반응기여표 파장별 열화반응기여율율율율2-62-62-62-6

파장 (m) 열화반응기여율 (%)

290~345

300~390

335~390

350~410

405~500

480~infred

41

13.5

21.8

13.5

3.9

3.5

가 경년열화 자외선 가가 경년열화 자외선 가가 경년열화 자외선 가가 경년열화 자외선 가속속속속열화 특성열화 특성열화 특성열화 특성) ( )) ( )) ( )) ( )

고분자 절연재료가 외외에서 사용될 때 태양광 공기중의 산소 온도 습도 바람, , , , ,

오존 아황산가스 및 오손물질 등의 여러 가지 기후 조건의 영향을 많이 받게 되지,

만 그 중에서도 태양관의 자외선의 영향이 가장 큰 것으로 알려져 있다 재료에 대.

한 자외선의 영향을 평가하기 위해서는 실제 사용 상태로 옥외 폭로 시험을 해야

하지만 이는 장기간이 소요되므로 가속 열화 시험기가 사용되고 있으며 본 연구에

서는 를 사용하였다UV-B lamp .

시험 조건은 시간 시간 의 사이클로 지 가속열UV 6 /60 , CON 2 /50 2,000tlrksRK

화하여 장기간의 경년열화 특성을 평가하였다.

- 62 -

시시시시편편편편 내후시험내후시험내후시험내후시험A.A.A.A. 前前前前 시시시시편편편편 내후시험내후시험내후시험내후시험B.B.B.B. 前前前前 시시시시편편편편 내후시험내후시험내후시험내후시험C.C.C.C. 前前前前

시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후A. 1,000A. 1,000A. 1,000A. 1,000 시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후B. 1,000B. 1,000B. 1,000B. 1,000 시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후C. 1,000C. 1,000C. 1,000C. 1,000

시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후A. 1,500A. 1,500A. 1,500A. 1,500 시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후B. 1,500B. 1,500B. 1,500B. 1,500 시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후C. 1,500C. 1,500C. 1,500C. 1,500

시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후A. 2,000A. 2,000A. 2,000A. 2,000 시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후B. 2,000B. 2,000B. 2,000B. 2,000 시시시시편편편편 시간 후시간 후시간 후시간 후C. 2,000C. 2,000C. 2,000C. 2,000

그림 내후성 시험 전후 의 사진그림 내후성 시험 전후 의 사진그림 내후성 시험 전후 의 사진그림 내후성 시험 전후 의 사진2-14 SEM2-14 SEM2-14 SEM2-14 SEM

나 사진에 의한 표면 열화나 사진에 의한 표면 열화나 사진에 의한 표면 열화나 사진에 의한 표면 열화) SEM) SEM) SEM) SEM

그림 에서 시험편 는 각각 열화 전의 시료와 후의 시료에 대한 표면2.14 A, B, C

변화를 확인하기 위하여 수산화알미늄 함량별로 사진을 측정한 결과를 나타낸SEM

다.

- 63 -

시료 표면에서 수산화알미늄 입자를 약간씩 볼 수 있었으며 시간 가속열화된2,000

시료에서는 그 입자가 더욱 선명하게 보였으며 이상 깊이의 침식 및 크랙은1mm

없었다 이것은 자외선 가속열화로 표면의 실리콘 고분자가 분해되어 무기물인 수.

산화알미늄 입자가 노출되었기 때문이다 그림 의 시료는 수산화알미늄이. 2-14 A

함유된 시료이며 그림 의 시료는 각각 포함된70pph 2-14 B, C 100pph, 150pph

시료이다 모든 시료에서 시간의 가혹한 가속열화에도 불구하고 이상. 2,000 1mm

깊이의 표면 균열은 발견되지 않았으며 이는 실리콘 고무의 우수한 경년열화 특성

을 나타낸다 수산화알미늄이 함유된 시료가 열화되었을 때 즉 충전제 함. 150pph ,

량이 많은 시료 표면에서의 고분자의 열화가 상대적으로 심하여 표면 기공등이 관

찰되었다 이렇게 수산화알미늄 함량이 적은 시료의 표면열화 적은 것 두가지의 원.

인으로 생각할 수 있다.

첫 번째는 고분자 중 저분자량 성분의 표면으로의 이동 현상 때문이다 실리콘 고.

무에서 분자운동이 활발한 저분자량 성분의 표면으로의 이동 확산하는 거동은 이미

잘 알려져 있으며 가속 열화 시험기 내에서 상대적으로 실리콘 고분자 함량이 높은

시료 수산화알미늄 함량이 적은 시료 의 이동 현상이 더욱 활발하여 표면에 얇은( )

막을 형성하므로 자외선을 차단하는 역할을 하여 열화가 느리게 진해되었다고 할

수 있다 두 번째는 수산화알미늄 입자가 실리콘의 분자간에 계면에 많이 존재함으.

로 분자간력이 저하되어 자외선 에너지에 손상을 받은 것으로 생각된다.

다 의 영향다 의 영향다 의 영향다 의 영향) Dr) Dr) Dr) Dry by by by band arcingand arcingand arcingand arcing

옥외에서 장기간 열화된 절연들의 표면이 비나 안개로 젖어 있을 경우에 그 수막

은 도전성 통로의 역할을 하게 되고 누설저류는 수막에 의해 형성된 도(waterbfilm)

전성 통로를 통해 흐르게 된다 이 때 전류가 흐르면서 발생된 열이 통로 주위의.

습기를 증발시켜 국부적인 건조대인 건조대 를 형성하게 된다(dry band) .

- 64 -

이러한 건조대는 피뢰기 의 경우 근처나 전류의 흐름이 가장 집중되는housing cap

같은 곳에서 주로 나타나게 되고 전압의 가 건조애에 가해질 때 자고 간pin Stress

헐적인 미소발광방전 이 발생하는데 이 방전을 라고 한(Scintilating) dry band arcing

다 은 는 눈으로도 확인할 수 있으며 수 에서 수 정도의. Dry band arcing mA (peak)

크기를 가지는 누설전류를 동반하고 절연재료의 표면이 젖어감에 따라 더욱 증가,

하게 된다 은 절연재료의 표면을 따라 경로를 형성하며 진전하고. Dry band arcing ,

이 경로가 고분자 표면에 심각한 손상을 주어 절연을 위협하게 한다.

시료의 표면의 거칠기에 따라서 의 지속시간은 다음과 같이 구해dry band arcing

질 수 있다.

물의 질량 비율 는 식 에서와 같이 에 의한 증발된 비율dm/dt (1-1) dry band arcing

m5 의 차로써 나타낼 수 있다(g/s) .

그리고 물이 증발된 증량을 계산하면

여기에서 hfg 는 물증발의 잠열 이다 식 를 정리하면 식 과 같이 되(J/g) . (1-2) (1-10)

고

식 을 적분하면 다음과 같다(1-3) .

여기서 mf : 가 위치를 바꾸기 전의 최종 물의 질량dry band

mi : 물의 초기 질량

그리고 또 다른 위치로 움직이는 에 대해 는 말라 있어야 하므로dry band arc root

mf 일 때 식 를 다음과 같이 쓸 수 있다= 0 (1-4) .

- 65 -

여기서 수막의 초기 두께: ( )δ

시료의 표면 면적A : ( )

물의 밀도P : (g/ )

식 에서 에 대해 미분하여 재정리하면 의 지속시간 는 식(1-5) A dry band arcing t

과 같이 구할 수 있다(1-^) .

여기서 와vi/A = Q ms 의 값은 실험적으로 상수의 범위가 되고 의 값에는 거의/A t

영향을 미치지 않는다 결국 재료의 표면의 형성되는 수막의 두께가 두꺼워 질수록.

의 지속시간은 길어진다는 것을 확인할 수 있다 즉 재료의 표면이dry bacd arcing .

거칠어질수록 형성되는 수막의 두께는 두꺼워지며 따라서 재료의 열화에 영향을,

미치는 의 지속시간이 증가하여 재료의 열화를 촉진시키게 된다dry band arcing .

따라서 재료의 열화는 재료의 표면 상태에 좌우된다고 말할 수 있다.

그림 과 표 은 인공적으로 지간 시간 시간 시간2-15 2-16 500 . 1,000 , 1,500 , 2,000

동안 촉진내후 시험된 시료에 대하여 내트랙킹성 시험을 수행한 결과 이다.

- 66 -

그림 고무 의그림 고무 의그림 고무 의그림 고무 의 촉촉촉촉진내후성 시험 후 내트래킹진내후성 시험 후 내트래킹진내후성 시험 후 내트래킹진내후성 시험 후 내트래킹2-15 Silicone co2-15 Silicone co2-15 Silicone co2-15 Silicone commmmpopopopouuuundndndnd

- 67 -

표 고무 의표 고무 의표 고무 의표 고무 의 촉촉촉촉진내후성 시험 후 내트래킹 시험결과진내후성 시험 후 내트래킹 시험결과진내후성 시험 후 내트래킹 시험결과진내후성 시험 후 내트래킹 시험결과2-7 Silicone co2-7 Silicone co2-7 Silicone co2-7 Silicone commmmpopopopouuuundndndnd

라라라라 접촉접촉접촉접촉성 시험성 시험성 시험성 시험))))

고체 표면에 액체 방울을 떨어뜨리면 표면장력 및 계면장력(surface tension)

의 글에 의해 액체 방울은 특정한 형대 곡면 을 나타낸다 이때(interface tension) ( ) .

그림 과 같이 액체의 표면 접선과 액체 고체간에 계면이 이루는 각을 접촉각2-16 -

이라 한다(contact angle) .

고체면에 대해서 액체 방울을 떨어뜨렸을 때 일어나는 고체 액체 접촉면 에서의 젖-

음 현상은 기체 고체의 계면이 액체 고체의 계면으로 바뀌는 것을 말한다(wetting) - - .

젖음에는 부착젖음정도 확장젖음정도 침투젖음정도의 가지 형태가 있다, , 3 .

부부부부착젖음착젖음착젖음착젖음정도정도정도정도(1)(1)(1)(1) 액체 방울이 고체에 붙을 때의 젖음 현상 침투젖음정도: (2) :

모세관속을 속을 액체가 침투해 가는 현상 확장젖음정도 부착젖음에서 접촉각(3) :

이 일때의 현상=0° .θ

일반적으로 재료의 젖음정도 즉 발수성을 수량적으로 평가할깨는 재료의 표면에,

액체 방울을 떨어뜨려 그 접촉각을 젖음성의 정도로 삼으므로 이 경우는 여러가의

젖음중에서 접착젖음에 해당하며 접촉각을 표면장력의 변화 관점에서 보면 고체면,

의 표면장력과 밀접한 관계가 있다.

고분자 재료의 가장 중요한 특성중의 하나인 발수성 젖음성 을 평가하기 위한 측정( )

은 표면과 물방울 사이에 형성되는 접촉각으로 결정되는데 절연고부의 경, Silicone

시적인 활성화도는 의 실론에서 샤의 인20 Cahn dynamic contact angle meter

를 사용하여 접촉각을 측정하였다DCA 315 .

- 68 -

용액은 탈이온 증류수 를 형태로 시료 모니터를 통해 접촉각을 측6 sessile drop

정하고 이를 회 연속 측정을 하여 평균값을 나타내였다 전진접촉각과 후퇴접촉10 .

각을 측정하여 를 구하였다hysteresis .

그림그림그림그림 접촉각접촉각접촉각접촉각 시험의 형상시험의 형상시험의 형상시험의 형상2-162-162-162-16

고분자 재료 특히 실리콘 고무는 기존의 자기재에 비하여 낮은 표면에너지를 갖고,

있어서 수분이 재효 표면에 존재하여도 물방물 형태를 이루므로 고전압 하에서 누

설전류가 흐르지 않아 섬락 사고가 발생하지 않는 장점이 있으며 이를 발수성

이라 한다(hydrophobicity) .

- 69 -

이러한 발수성을 평가하는데 가장 널리 사용되는 방법이 접촉각의 측정이다.

고체 표면은 높거나 또는 낯은 표면에너지를 갖는 것으로 구별할 수 있으며 높은

표면에너지를 갖고 있으면 쉽게 젖게 되고 물방울이 흐트러져 표면 위에 연속적인

막을 형성한다.

고체의 표면장력을 ys 고체 액체 기체의 경계로부터 액체에 대해 잡아당긴 접선, ㆍ ㆍ

방향에 있어서 액체의 계면장력을 고체 액체 의 계면장력을 라하면 그림, ㆍ

에서 식 과 같이 나타낼 수 있다2-16 (3-1) .

여기서 는 과 이 이루는 각으로 접촉각이며 이 식을 의 식이라 한다, Young .θ

이와 같이 액체 젖음의 정도는 일 때는 액체는 고체 표면이 완전히 퍼지고=0°θ

일때는 젖으며 일 때는 젖지 않는다 그리고 일때0°< <90° 90°< <180° . , =180°θ θ θ

는 완전히 젖지 않는다 이 경우 접촉각은 영이 되고 표면은 완전히 젖은 상태 즉.

친수성 이 되지만 낮은 표면에너지를 갖고 있으면 접촉각은 크게 되고(hydrophilic)

발수성이 된다( >90°) .

표 및 는 수산화알미늄 함량에 따라 표면 접촉각의 변화가 있을 것으로 예2-8 2-9

상하고 접촉각을 측정한 결과를 나낸다 전진접촉각과 후퇴접촉각을 별도로 구하였.

으며 두 접촉각의 차이인 를 측정한 결과 수산화알미늄 함량이 높은 시료hysteresis

일수록 모든 접촉각이 감소되는 경향을 나타내었고 는 커다란 변화를 나hysteresis

타내지는 않았다 수산화알미늄 함량이 낮은 시료일수록 순수한 실리콘 고무의 조.

성이 커지며 따라서 표면에너지도 낮아지므로 접촉각이 증가한다고 생각된다 즉. ,

무기물인 수산화알미늄 충전제의 함량이 많은 시료는 상대적으로 발수성이 저하되

는 경향을 나타내었다.

- 70 -

표 고무 의표 고무 의표 고무 의표 고무 의 접촉각접촉각접촉각접촉각2-8 Silicone co2-8 Silicone co2-8 Silicone co2-8 Silicone commmmpopopopouuuundndndnd

표 고무 의표 고무 의표 고무 의표 고무 의 촉촉촉촉진내후 시험 후의진내후 시험 후의진내후 시험 후의진내후 시험 후의 접촉각접촉각접촉각접촉각 후후후후2-9 Silicone co2-9 Silicone co2-9 Silicone co2-9 Silicone commmmpopopopouuuundndndnd

- 71 -

예 자외선 열화 후 표면발수성 유지 시료예 자외선 열화 후 표면발수성 유지 시료예 자외선 열화 후 표면발수성 유지 시료예 자외선 열화 후 표면발수성 유지 시료) ( A)) ( A)) ( A)) ( A)

시험 전 시간 후500 시간 후1,000

예 자외선 열화 후 표면발수성예 자외선 열화 후 표면발수성예 자외선 열화 후 표면발수성예 자외선 열화 후 표면발수성 저저저저하 시료하 시료하 시료하 시료) ( C)) ( C)) ( C)) ( C)

시험 전 시간 후500 시간 후1,000

그림 에서 측정된 결과에서 옥외 절연물용 실리콘 고무는 절연회복 특성이 있2-17

다 이는 고분자 사슬이 유연하므로 고분자이면서도 유연성을 어느 정도 가진다는.

젼지에서 분자량이 작은 실리콘 저분자가 재질 내부로부터 표면으로 확산하여 표면

에너지가 낮은 저분자 유동체가 물에 접촉하게 되므로 실제로 물에 접촉하는 부분

은 실리콘 고무의 표면장력보다 작게 되다 그러므로 자외선 열화에 의한 오염 환.

경을 강제로 지속 시키지 않는 한 계속적으로 절연회복을 사는 성질이 있다고 알려

져 있다.

- 72 -

내후시험 전 접촉각 시편( A) 시간 열화 후 접촉각 시편1,000 ( A)

내후시험 전 접촉각 시편( B) 시간 열화 후 접촉각 시편1,000 ( B)

내후시험 전의 접촉각 시편( C) 시간 열화 후 접촉각 시편1,000 ( C)

그림 실리콘 고무의그림 실리콘 고무의그림 실리콘 고무의그림 실리콘 고무의 접촉각접촉각접촉각접촉각2-172-172-172-17

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제조공정도제조공정도제조공정도제조공정도2.2.2.2.

제조 공정은 표 와 같으며 그림 은 제조공정 사진이며 그림2-10 , 2-18~2-25 ,

는 제품의 사진이고 그림 는 투시사진이다2-26~2-30 , 2-31~2-34 X-ray .

표 제조공정도표 제조공정도표 제조공정도표 제조공정도2-102-102-102-10

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그림 인그림 인그림 인그림 인써써써써트 작업 붓싱트 작업 붓싱트 작업 붓싱트 작업 붓싱2-18 ( )2-18 ( )2-18 ( )2-18 ( )

그림 인그림 인그림 인그림 인써써써써트 작업 붓싱트 작업 붓싱트 작업 붓싱트 작업 붓싱2-19 ( )2-19 ( )2-19 ( )2-19 ( )

- 75 -

그림그림그림그림 금금금금형형형형2-20 C2-20 C2-20 C2-20 CRRRRBBBB

그림 지그조그림 지그조그림 지그조그림 지그조립립립립 및및및및 안착안착안착안착2-212-212-212-21

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그림 사출작업그림 사출작업그림 사출작업그림 사출작업2-222-222-222-22

그림 작업그림 작업그림 작업그림 작업2-23 E2-23 E2-23 E2-23 Ejjjjectectectect

- 77 -

그림 사상 작업그림 사상 작업그림 사상 작업그림 사상 작업2-242-242-242-24

그림그림그림그림 포포포포장 작업장 작업장 작업장 작업2-252-252-252-25

- 78 -

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품2-26 (75 )2-26 (75 )2-26 (75 )2-26 (75 )

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품 차차차차2-27 (1 , 175 )2-27 (1 , 175 )2-27 (1 , 175 )2-27 (1 , 175 )

- 79 -

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품 차차차차2-28 (2 , 175 )2-28 (2 , 175 )2-28 (2 , 175 )2-28 (2 , 175 )

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품 차차차차2-29 (3 , 175 )2-29 (3 , 175 )2-29 (3 , 175 )2-29 (3 , 175 )

- 80 -

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품 차차차차2-30 (4 , 175 )2-30 (4 , 175 )2-30 (4 , 175 )2-30 (4 , 175 )

- 81 -

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품2-312-312-312-31 XXXX-ra-ra-ra-rayyyy (75 )(75 )(75 )(75 )

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품2-322-322-322-32 XXXX-ra-ra-ra-rayyyy (75 )(75 )(75 )(75 )

- 82 -

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품2-332-332-332-33 XXXX-ra-ra-ra-rayyyy (175 )(175 )(175 )(175 )

그림 시제품그림 시제품그림 시제품그림 시제품2-342-342-342-34 XXXX-ra-ra-ra-rayyyy (175 )(175 )(175 )(175 )

- 83 -

주요 기술지원 실적주요 기술지원 실적주요 기술지원 실적주요 기술지원 실적3.3.3.3.

본 지원사업으로 얻어진 성과는 크게 구분하여 원재료의 선정 제조공정의 개발 공, ,

정개발에 따른 제조 수율의 향상으로 볼 수 있다.

폴리머 붓싱을 개발하여 아래와 같이 품질 및 가격 원가절감 효과 적용 제품 시장, ,

전망 수입대체효과에서 좋은 결과를 보일것으로 보이며 이는 단순한 절감의 문제, ,

뿐 아니라 중소기업 등에서 겪고 있는 구인난 등에 영향을 주어 표면에 나타나지

않는 기타 이득도 이득도 발생할 것으로 보인다.

가 품질 및 가격가 품질 및 가격가 품질 및 가격가 품질 및 가격....

구분경쟁

제품

해당기술 적용제품비고

지원 전 지원 후

경쟁제품 대비 품질자기재

수입제품과다 경쟁

독점 공급,

경쟁

자기재 보다는

수명 특성이,

월등히 우수

경쟁제품 대비 가격자기재

수입제품원68,000 원63,000

특성이

우수하고

균일함

나 원가절감 효과나 원가절감 효과나 원가절감 효과나 원가절감 효과....

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 억 천 백만원 년6 6 7 / (20%) 개 만 천개 년45$/ , 7 1 /

인건비 절감 억원 년2 / (40%) 인건비 반영15%

계 억 천 백만원 년8 6 7 / (30%)

다 적용제품 시장전망 매출성과다 적용제품 시장전망 매출성과다 적용제품 시장전망 매출성과다 적용제품 시장전망 매출성과( )( )( )( )

구분 당해만도 매출 차년도 예상매출전년대비

증가비율비고

내 수 백만원300 백만원 년600 / 100%

수 출 천달러200 천달러 년500 / 150%

계 백만원500 백만원 년1,100 / 125%

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라 수입대체효과라 수입대체효과라 수입대체효과라 수입대체효과....

모델명 당해연도 수입액 차년도수입액 수입대체금액 비고

Cerama seal

Bushing

(75BIL)

백만원1,233 백만원1,630 백만원652

Cerama seal

Bushing

(175BIL)

백만원2,467 백만원3,262 백만원1,305

참고 콘덴서 제조업체증 업계 수위에 있는 삼화콘덴서 한성콘덴서등의 수입) 1. ,

물량 대체

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제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

본 지원사업의 수행을 위해서 당 연구원과 수혜기업인 동우전기공업 주 는 사업계( )

획서의 계획된 일정에 다라서 자료수집 및 원재료의 특성을 분석 하였고 재료를,

선정하여 금형을 설계하고 제작하여 시제품을 개발 자체 시험을 거쳐 금형 및 제,

품을 수정 보완하여 공인기관 성능평가시험을 진행하는 순서로 기술지원을 수행하

였다.

우선 자료수집 및 분석의 단계에서는 생산공정 변경에 따른 원재로의 특성을 분석,

하였다 선정된 원재료를 가지고 금형을 제작하여 제품을 생산함으로서 공정개발을.

완료하였고 완성된 제품으로 성능평가시험을 진행하여 성능을 확인하였다, .

본 지원사업 중 수혜기업인 동우전기공업 주 의 원재료 시험 및 성능평가 시험에( )

필요한 여러 측정 설비의 활용에 있어 수혜기업이 보유하고 있지 않은 분석장비,

내후성시험기 내트래킹 시험기 및 충격시험기 등 고가의 연구 기자재를 당 연구, ㅜ

언이 보유하고 있는 공인 시험설비를 이용하여 충분한 시험을 통하여 완벽한 제품

의 생산하였다.

본 지원사업 수행으로 중소기업의 인력 및 자금으로는 개발하기 어려운 공정 및 시

험방법의 개발로 인하여 산업경쟁력 향상에 매우 중요한 요소를 얻었으며 기업과

연구원간의 지속적인 협력관계를 이룩함으로써 국가산업 발전에 기여할 거승로 판

단된다.

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제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333

본 기술지원 사업을 통해 수혜 기업인 동우전기공업 주 는 기존 자기재와( ) epoxy

위주의 국내 제품에서 특성이 월등히 우수한 실리콘 붓싱을 개발하게 되bushing

어 국내 붓싱산업의 구도를 바꾸게 되었다.

본 사업에서는 그동안 전량 구입해오던 콘덴서용 붓싱을 국산화하였고 대량생산의

기술의 기초를 확보하게 되었으며 본 사업에서 개발된 종, 75 BIL, 175 BIL, 2

의 붓싱뿐 아니라 등을 설30 BIL, 60 BIL, 95 BIL, 125 BIL, 150 BIL,

계 생산할수 있는 기술을 확보하여 국내 절연붓싱 시장의 실리콘 붓싱화 및 고품질

의 붓싱을 사용한 콘덴서제품을 만들 수 있는 계기가 될 것이다.

금번 부품소재종합기술지원사업으로 당 연구원과 수혜기업인 동우전기공업 주 산( )

업현장의 애로기술을 전기연구원의 인력지원 및 연구개발에 필요한 설비의 지원으

로 향상된 품질의 제품을 높은 생산성을 가지고 생산할 수 있도록 하여 제품의 경

쟁력 및 전력산업의 경쟁력도 향상시킬 것으로 예상되며 선진제품과의 경쟁에서도

우위를 차지할 것으로 사료된다.

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