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3D 접지장치

민·관 공동투자 국산화 기술개발 제품

과제명 : 직류전류차단장치 개발

특허명 : 전기부식방지장치 (특허 제 10-1279836호)

사업명 : 직류전류 차단장치 개발 (민·관 공동투자 기술개발 사업)

제품개발기간 : 2012.09.01 ~ 2013.08.31 (12개월)

제품개발비용 : 총 136백만원

  • 한국가스공사 투자 : 51백만 원(37.5%)
  • 정부 투자 : 51백만원(37.5%)
  • (주)그라운드 투자 : 34백만원(25.0%)
구분 구분규격/성능 성능검증
DC 통전전압범위에서의 통전성능 양단 전압 차 1V 이하 2013.8. 뇌격시험 및 고장전류 공인인증기관(KERI) 성능시험 성공
AC 통전성능 양단 전압 차 1V 이하
DC 차단전압범위 내에서의 전류 누설량 0.25mA/V 이하
뇌격전류 Class |적용, 20kA이상
고장전류(AC 60Hz rms) 30Cycle, 3.7kA이상
상시 통전가능 AC전류(Steady-state Cument Patings) 전류 60Hz, 최대 45A
지적재산권(특허), 특허등록 1건(특허 제10-1279836호, 등록일 2013년 6월 24일

기술개발의 개요

1. 기술개발의 개요

직류전류 차단장치(DC Decoupling Device)는 부식방지를 위한 음극방식 배관계통의 절연설비를 뇌서지나 고장전류로부터 보호하고, 음극방식대상물의 접지시 방식전류의 유출을 막으면서 접지가능한 장치로서, 해당제품이 국내에는 개발되지 않아 전량 수입하고 있는 실정으로 관련 기술 및 현장적용성이 제고된 제품을 국산화 개발코자 함.

가. 절연설비(절연조인트 및 절연플랜지)의 보호

아래의 그림과 같이 방식 대상물과 비 방식대상물을 전기적으로 분리할 때 절연조인트나 절연플랜지를 설치하게 되는데, 절연물이 비금속성 소재로 낙뢰와 같은 고전압이 배관에 유입시 절연설비가 물리적으로 파괴될 수 있어, 본 장치를 통하여 절연설비 양단에 전기적으로 안전한 길(AC 상시통과, DC 방식전류차단 및 이상 고전압의 DC 통과)을 마련하여 절연설비의 파괴를 막음.

나. 방식대상물의 접지

그림 2와 같이 방식대상 매설배관계통의 접지시 접지를 통한 대량의 방식전류 유입으로, 방식이 필요한 배관에 방식전류가 미치지 못하여 배관의 방식효율이 저하됨에 따라 부식이 발생될 수 있어, 그림 3과 같이, 본 직류전류 차단장치를 통하여 접지를 하면, AC는 항상 통과하고 방식전류인 DC는 방식전류 수준(-6~+1VDC)에서는 차단하고 고전압의 이상 DC는 통과하여 접지의 기능을 유지하면서 방식전류의 접지와 같은 비 방식대상물로의 방식전류 유입을 막아 방식효율을 높이게 됨.

  • [그림2_ 직류전류 차단장치 미적용시 배관 방식 :
    접지로 방식전류가 유입되어 배관부식 발생]

  • [그림3_직류전류 차단장치 적용시 배관방식 :
    접지로의 방식전류 유입을 차단하여 방식 AC는 상시 통과로 접지 기능]

  • [그림4_J 보호용 직류전류 차단장치(JP)]

  • [그림5_매설배관 전동 모터 밸브의 접지에 직류전류 차단장치(PCR)]

필요성 및 효과

2. 개발 필요성

가. 기술적 측면

1) 방식 대책
아래의 그림과 같이 방식 대상물과 비 방식대상물을 전기적으로 분리할 때 절연조인트나 절연플랜지를 설치하게 되는데, 절연물이 비금속성 소재로 낙뢰와 같은 고전압이 배관에 유입시 절연설비가 물리적으로 파괴될 수 있어, 본 장치를 통하여 절연설비 양단에 전기적으로 안전한 길(AC 상시통과, DC 방식전류차단 및 이상 고전압의 DC 통과)을 마련하여 절연설비의 파괴를 막음.

2) 뇌서지 대책
직류전류차단장치(DC Decoupling Device)는 배관계통의 절연조인트 부분이 낙뢰로 인한 파손을 방지하는 데 있어서 중요한 역할을 한다. 고전압 특성을 갖는 낙뢰가 절연조인트 부분에서 절연파괴가 일어나면, 대용량의 낙뢰 전류가 배관의 절연된 조인트 부분을 흐르면서 그 부분을 파손시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 절연된 조인트의 양단간에 일정한 전위차(전압)가 형성될 경우에는 이를 방전(통전)시키는 경로를 구성해 주어야 한다.

나. 경제·산업적 측면

1) 경제적 측면
국내에서는 기술이나 제품이 개발되지 않아 높은 가격으로 전량을 수입하는 실정으로, 본 제품의 연구 및 국산화 개발을 달성하여 한국가스공사 등의 관련시설에 적용함으로써, 해당 기술의 발전과 국가적 차원의 주요 기반시설의 관리상 원가절감에 기여하고, 또한 유사 배관계통, 플랜트, 선박, 교량의 방식접지에 관한 수요 충족으로 수입대체 효과가 있다.

2) 산업적 측면
전기부식 방지장치와 직류전류 차단장치 제품 분야는 전 세계적으로 생산업체가 몇 개 없으며, 또한 그 기술수준이 비교적 높지 않고, 가격이 높은 편이다. 따라서 기존의 제품 보다 기술력과 가격경쟁력을 갖춘 제품을 개발하여 해외 수출을 통한 국가산업 발전에 기여할 수 있는 방식장치 분야의 기술개발이 필요함.

3. 기술개발 효과

가. 기술적 측면

1) 고가의 외국산 방식제품을 대체하는 국산화 제품개발로 방식접지기술에 대한 기술력과 현장 노하우를 축적하며, 미개척 분야였던 유사 배관계통과, 플랜트, 선박, 교량 등의 사업 분야에서 시장을 개발하여, 방식과 접지의 상충점을 본 제품으로 해결이 가능함에 따라 관련 산업의 애로점을 해결할 수 있고, 낙뢰방호 대책 분야에 기술을 확대하며 기상이변으로 날로 커지고 있는 낙뢰방호 시장에서 경쟁력 있는 낙뢰방호접지장치를 개발할 수 있는 기술력 확보 효과가 있음.

2) 현재 낙뢰방호 솔루션을 공급하고 있는 태국, 말레이시아, 인도, 인도네시아, 대만의 아시아 지역과 독일의 협력(거래)업체를 기반으로 국산화 개발제품을 판매하고, 수입국이었던 미국과 캐나다 등 해외 관련 기업에 수출로 관련기술을 선도 할 수 있음.

나. 경제·산업적 측면

외산제품보다 가격경쟁력이 있는 제품의 개발로 국내시장의 수입품을 대체함으로서 국가적 이익을 만들고, 관련 제품의 해외 수출 판로 개척으로 지속적 수입을 창출 할 수 있음.