KR100721264B1

KR100721264B1 - 신호 지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템 및 개조 방법

Info

Publication number: KR100721264B1
Application number: KR1020060009212A
Authority: KR
Inventors: 서일웅; 이상훈
Original assignee: (주)아스텍
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-05-31

Abstract

본 발명에 따른 신호 지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템은 장비에 전원을 공급하는 장비 내 전원공급시스템부에 있어서, 외부 전원과 연결되어 있으며, 외부 전원과의 연결을 온오프 시키는 스위치의 계전기가 외부 무정전 전원 공급 장치에 연결되어 있는 인터록(Interlock)회로를 포함하는 파워박스, 상기 파워박스로부터의 공급받은 전원의 전압강하 감지 시 중지 신호를 발생시키는 AC/DC 컨버터, 상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 중지 신호를 수신할 경우 장비로의 전원 공급을 중단하는 DC/DC 컨버터, 및 상기 AC/DC 컨버터로부터 DC/DC 컨버터로의 상기 중지 신호 전달을 미리 지정된 시간만큼 지연시키는 신호지연장치를 포함하여 이루어져 상기 미리 지정된 시간 이내의 순간 정전이 발생하더라도 장비가 중지되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

순간 전압 강하, 순간 정전 방지, 신호지연장치, 인터록 회로

Description

신호 지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템 및 개조 방법 {System for Protecting Voltage Sag Using Signal Delay and Remodeling Method Thereof}

제1도는 반도체 후공정 장비 내 전원공급시스템부에 대한 시스템 구성도이다.

제2도는 본 발명에 따른 개조방법에 따라 개조된 전원공급시스템부의 시스템 구성도이다.

제3a도는 ADVANTEST사의 반도체 장비 내 인터록 회로의 회로도이다.

제3b도는 제3a도에 도시된 회로도를 본 발명에 따라 개조한 회로도이다.

제4a도는 ANDO사의 반도체 장비 내 인터록 회로의 회로도이다.

제4b도는 제4a도에 도시된 회로도를 본 발명에 따라 개조한 회로도이다.

제5도는 AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터 사이에 연결된 PLC모듈을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

10 : 잡음제거 필터 20 : 파워박스

21 : 인터록 회로 30: AC/DC 컨버터

31 : 전압 센서 32: 전압 강하 계전기

33 : AND 게이트 40 : DC/DC 컨버터

50 : 신호지연장치

발명의 분야

본 발명은 순간 정전 방지 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 신호지연을 통해 순간전압강하 시에도 장비가 정지되지 않도록 하는 순간 정전 방지 시스템에 관한 것이다.

발명의 배경

자동화 시스템으로 이루어진 현대 산업현장에서 전력이 일정하게 공급되지 않을 경우 장비를 보호하고자 하는 자체 보호 시스템에 의해 생산 장비의 운전이 중지(shutdown)되는 사고가 발생하며, 이로 인해 작업의 신뢰성이 떨어지는 등 직

간접적으로 막대한 경제적 손실이 발생된다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 장치들이 꾸준히 개발되고 있다. 그 중에서도 대표적인 것이 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply System: UPS)이다. UPS는 외부 전원과 부하장비 사이에 설치되는 장치로서 일정한 전원을 저장하는 배터리가 구비되어 전원장애가 발생할 경우 그 전원장애가 부하장비에 유입되지 않도록 배터리에서 전원을 보충하여 공급하는 장치이다. 이러한 UPS를 설치할 경우 자동화 설비에는 항상 일정한 전원이 공급되므로 전압강하로 인한 설비 중지 등의 피해를 방지할 수 있다.

또한 이러한 UPS 이외에도 설비에 공급되는 전압이 강하되는 것을 감지하여 강하된 만큼의 전압을 보상하여 줌으로써 설비에 항상 일정한 전원을 공급하는 장치들이 꾸준히 개발되고 있다.

그러나 이러한 장비는 고가(高價)일 뿐만 아니라 일정 기간이 지나면 배터리를 계속 교체해 주어야 하는 등 그 유지 보수비용도 많이 발생한다. 따라서 순간 전압 강하로 인한 피해를 예방하기 위해 공장의 모든 장비들을 이러한 UPS에 연결할 경우 사용자에게 경제적으로 큰 부담이 된다.

이에 본 발명자들은 일반적으로 발생하는 전원장애가 장시간의 전력공급의 장애보다는 전력회사로부터 공급되는 전력 계통상 설비 즉, 송전선 등에 낙뢰, 산불, 폭설 등의 자연적인 원인 또는 대 용량부하의 기동전류 발생 등의 인위적인 원인에 의해 발생되며, 고장이 전력회사 측의 장애복구시스템에 의해 제거되기까지의 0.5 Cycle 내지 0.5초 이내로 지속되는 순간전압강하(Voltage Sag)가 대부분이라는 사실, 대부분의 산업용 장비들이 기계적 속성과 전기적 관성으로 인해 이러한 순간전압강하를 견딜 수 있다는 사실 등을 고려하여 장비에 부담을 주지 않는 범위 내에서는 전압을 보상하기보다 장비가 중지되지 않고 그대로 가동될 수 있도록 하며, 장시간의 전력공급 장애 발생시에는 장비를 중지 시키는 장비의 보호 시스템이 그대로 작동할 수 있도록 하는 새로운 방식의 순간 정전 방지 시스템을 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 순간전압강하(Voltage Sag)가 발생하더라도 장비의 가동이 중지되지 않도록 하는 순간 정전 방지 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 UPS의 필요 용량을 최소화하면서도 전원의 신뢰성을 보장할 수 있는 순간 정전 방지 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존 비상 발전 설비의 합리화를 통해 경제적으로 전압강하 피해를 방지할 수 있는 순간 정전 방지 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 저렴하고 간편한 방법으로 고가의 기존 장비가 순간 정전 방지 기능을 구비할 수 있도록 하는 개조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명에 따른 신호 지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템은 장비에 전원을 공급하는 장비 내 전원공급시스템부에 있어서, 외부 전원과 연결되어 있으며, 외부 전원과의 연결을 온오프 시키는 스위치의 계전기가 외부 무정전 전원 공급 장치에 연결되어 있는 인터록(Interlock)회로를 포함하는 파워박스, 상기 파워박스로부터의 공급받은 전원의 전압강하 감지 시 중지 신호를 발생시키는 AC/DC 컨버터, 상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 중지 신호를 수신할 경우 장비로의 전원 공급을 중단하는 DC/DC 컨버터, 및 상기 AC/DC 컨버터로부터 DC/DC 컨버터로의 중지 신호 전달을 미리 지정된 시간만큼 지연시키는 신호지연장치를 포함하여 이루어져 상기 미리 지정된 시간 이내의 순간 정전이 발생하더라도 장비가 중지되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 장비에 전원을 공급하는 장비 내 전원공급시스템부에서 파워박스를 분리하여 인터록(Interlock)회로 내 외부 전원과의 연결을 온오프 시키는 스위치의 계전기를 외부 무정전 전원 공급 장치에 연결시키는 단계, 상기 파워박스로부터의 공급받은 전원의 전압강하 감지 시 중지 신호를 발생시키는 AC/DC 컨버터와 상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 중지 신호를 수신할 경우 장비로의 전원 공급을 중단하는 DC/DC 컨버터 사이에 상기 중지 신호 전달을 미리 지정된 시간만큼 지연시키는 신호지연장치를 설치하는 단계로 종래 장비들의 전원공급시스템부를 개조하여 장비들이 신호지연을 이용한 신호 지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템을 구비할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 상세히 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

제1도는 반도체 후공정 장비, 특히 ANDO사와 ADVANTEST사 장비 내 전원 공급 시스템부에 대한 시스템 구성도이다. 반도체 후공정이란 웨이퍼 기판 위에 만들어진 회로들의 양부 판정을 하는 테스트 과정의 공정과 회로들을 하나하나씩 자르고 외부와 접속선을 연결하고 패키징하는 과정을 일컫는 말로써 도 1에 도시된 바와 같이 일반적으로 이러한 반도체 후공정을 담당하는 ANDO사와 ADVANTEST사의 장비들은 직류(DC) 전원을 사용하기 때문에 전력회사에서 공급된 교류(AC) 전원을 받아들여 잡음제거필터(10)에서 잡음을 제거하고 전원박스(Power Box)(20)를 거쳐 AC/DC 컨버터(30)에서 교류 전원을 직류로 변환한 다음 DC/DC 컨버터(40)를 통해 핸들러 등 장비에 전원을 제공하는 전원공급시스템부를 구비하고 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이 이러한 장비의 전원 공급 시스템부에는 인터록(Interlock) 회로(21)가 구성되어 장비에 공급되는 전원을 감지하여 순시전압 보다 전압이 강하되는 등의 전원장애가 감지되었을 경우 계전기(Relay)(K3, K4)가 스위치를 오픈 시켜 장비에 공급되는 전원을 차단시킨다.

또한 도 1에 도시된 바와 같이 AC/DC 컨버터(30)는 전압센서(VS)(31), 전압강하계전기(UVR)(32) 등이 구비되어 있고, 이러한 전압센서, 전압강하계전기, 및 ON/OFF 스위치(도시되어 있지 않음)로부터의 ON/OFF 신호가 AND 게이트(33)에 연결되어 셋 중 하나 이상으로부터 오프 신호를 전달 받을 경우 DC/DC 컨버터(40)로 중지 신호(fail signal)를 보내어 장비의 운전을 차단시키게 된다.

상기와 같은 전원공급시스템부에서는 인터록 회로의 계전기가 전압변화를 감지하여 스위치를 오픈시킴으로써 1차적으로 장비 내로 공급되는 전원을 차단하고, AC/DC 컨버터(30)의 전압센서(31) 또는 전압강하계전기(32)가 전압강하를 감지할 경우 DC/DC 컨버터로 중지 신호를 보내 장비의 운전을 2차적으로 중지시키는 방식을 사용하고 있으므로 일단 전압강하가 발생하게 되면 장비의 가동이 중단된다. 따라서 전압강하로 인한 장비의 보호에는 효율적일 수 있으나 이와 같은 전압강하가 자주 발생할 경우 장비 운전의 잦은 중단으로 인해 장비의 가동 효율이 감소되며, 반도체 제품의 신뢰성에 심각한 문제를 초래하게 된다. 따라서 본 발명에서는 순간 정전을 방지할 수 있도록 다음과 같이 구성을 구성한다.

우선 도 2 및 도 3B에 도시된 바와 같이 인터록 회로(21) 내 스위치를 ON/OFF 시키는 계전기(K3, K4)에 UPS를 연결하여 항상 일정한 전압을 공급하여 전압강하가 발생할 경우에도 파워박스(20)의 스위치가 차단되지 않도록 한다.

또한 인터록 회로에 의해 장비로 제공되는 전원이 차단되지 않더라도 AC/DC 컨버터(30)의 전압센서(31), 전압 강하 계전기(32) 등이 전압 강하된 전원을 감지하여 DC/DC 컨버터(40)에 중지 신호를 보내 장비의 운전을 중지시키므로 본 발명에서는 AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터 사이에 신호지연장치(50)를 구비하여 일정시간 동안 AC/DC 컨버터로부터의 중지 신호(fail signal)가 DC/DC 컨버터로 전달되지 못하도록 신호 전달을 지연시킨다.

상기 신호지연장치(50)로는 타이머 등 신호를 지연시킬 수 있는 어떠한 장치도 가능하나 도 5에 도시된 바와 같이 PLC (Programmable Logic Controller) 모듈을 사용하는 것이 공간적, 기능적, 사용적 효율성에 있어서 바람직하다. 이러한 PLC 모듈에 지연시키고자 하는 시간만큼 중지 신호의 전달을 지연시킬 수 있도록 프로그래밍하여 PLC 모듈을 가동시킬 경우 AC/DC 컨버터로부터 DC/DC 컨버터로의 중지 신호 전달을 지연시킬 수 있다. PLC 모듈의 프로그래밍 방법은 당업자에게 알려진 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명에서는 생략한다.

상기 신호지연장치(50)의 중지신호 전달 지연 시간은 순간전압강하(Voltage Sag)가 대부분 0.5 Cycle 내지 0.5초 이내로 지속되는 점을 고려할 때 1초 이내로 설정하는 것이 바람직하다. 이는 1초 이내의 순간전압강하의 경우 대부분의 산업용 장비들이 기계적 속성과 전기적 관성으로 인해 이러한 순간전압강하를 견딜 수 있기 때문이다.

그러나 평소에 발생하는 순간전압강하의 지속시간이 대부분 1초보다 짧거나, 전압강하에 대한 내성이 강하지 않은 장비의 경우 이러한 지연시간 설정을 좀 더 짧게 할 수도 있다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이 AC/DC 컨버터에는 여러 개의 접점 채널(ch-1 내지 ch-4)이 포함되어 있으며, 이러한 접점 채널은 AC/DC 컨버터(30) 내부에 강하된 전압이 공급되면 모두 트립되었다가 AC/DC 컨버터에 순시전압 즉, 정상전압이 다시 공급될 경우 약 1초의 시간적 간격을 두고 순차적으로 재작동하게 되는데, 모든 접점 채널이 정상적으로 작동하기 전에는 순시전압이 AC/DC 컨버터에 공급되더라도 중지신호가 발생하므로 AC/DC 컨버터(30)에서 DC/DC 컨버터(40)로의 중지신호 전달 시간지연은 이러한 사항을 고려하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 AC/DC 내부에 접점 채널(ch-1 내지 ch-4)이 4개 포함되어 있는 경우 실질적으로 순간전압강하가 1초간 발생하였다 하더라도 4개의 접점 채널이 순차 적으로 재작동하는데 약 4초의 시간이 소요되므로 총 5초간 AC/DC 컨버터에서 중지신호가 발생하게 되므로 이를 고려하여 신호지연장치(50)가 5초 동안 중지신호의 전달을 지연시키도록 프로그래밍 시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성할 경우 미리 지정된 지연 시간 이내로 순간전압강하가 발생할 때에는 장비가 정전되지 않고 계속 운전되고, 미리 지정된 지연 시간 보다 긴 시간 동안 전압강하가 지속되면 AC/DC 컨버터로부터의 중지신호가 DC/DC 컨버터로 전달되어 DC/DC 컨버터가 장비의 운전을 중지시킨다.

도 4a에는 ANDO사 장비 내 인터록회로의 회로도가 도시되어 있다. 이러한 인터록회로 역시 도 4b에 도시된 바와 같이 스위치의 릴레이(RL1, RL4, RL5, RL6) 부분을 외부 UPS에 연결시킴으로써 앞서 설명한 것과 동일한 방법으로 순간전압강하가 일어나더라도 파워박스의 스위치가 차단되지 않도록 구성해야한다.

또한 도 4b에 도시된 바와 같이 CPU, 알람(ALM), TSC/STC 등 장비의 운전에 있어 강하된 전압이 공급되어서는 안되는 부품의 경우 전원을 UPS전원에 직접 연결시킨다.

지금까지 설명한 신호지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템은 장비를 생산할 때 처음부터 이러한 시스템을 구비하도록 할 수 있으나 본 발명에 따른 순간 정전 방지 시스템이 필요한 ANDO사 또는 ADVANTEST사의 반도체 후공정 장비는 현재 널리 보급되어 있을 뿐만 아니라 매우 고가여서 수요자들이 순간 정전 방지 기능을 구비하기 위해 새로운 제품을 구입하기는 현실적으로 타당하지 않다.

따라서 본 발명에 따른 신호지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템은 기존 장비 내 전원공급시스템부에서 파워박스를 분리하여 인터록(Interlock) 회로 내 외부 전원과의 연결을 온오프 시키는 스위치의 계전기를 외부 무정전 전원 공급 장치(UPS)에 연결시키고, 상기 파워박스로부터의 공급받은 전원의 전압강하 감지 시 중지 신호를 발생시키는 AC/DC 컨버터와 상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 중지 신호를 수신할 경우 장비로의 전원 공급을 중단하는 DC/DC 컨버터 사이에 상기 중지 신호 전달을 미리 지정된 시간만큼 지연시키는 신호지연장치를 설치하는 방법으로 고가의 기존 장비가 순간 정전 방지 기능을 구비할 수 있도록 개조하는 것이다.

비록 본 발명이 반도체 후공정 장비인 ANDO사 및 ADVANTEST사 장비의 전원 공급 시스템에 적용되어 설명되지만 이와 유사한 모든 장비에 본 발명과 같은 순간 정전 방지 시스템이 적용될 수 있으며, 또한 이와 같은 방법으로 전원 공급 시스템부를 개조할 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 순간전압강하(Voltage Sag)가 발생하더라도 장비의 가동이 중지되지 않고, UPS의 필요 용량을 최소화하면서도 전원의 신뢰성을 보장할 수 있으며, 기존 비상 발전 설비의 합리화를 통해 경제적으로 전압강하 피해를 방지할 수 있는 시스템을 구축할 수 있으며, 저렴하고 간편한 방법으로 고가의 기존 장비가 순간 정전 방지 기능을 구비할 수 있도록 하는 순간 정전 방지 시스템 및 그 개조방법을 제공하는 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의 하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

장비에 전원을 공급하는 장비 내 전원공급시스템부에 있어서,

외부 전원과 연결되어 있으며, 외부 전원과의 연결을 온오프 시키는 스위치의 계전기가 외부 무정전 전원 공급 장치에 연결되어 있는 인터록(Interlock)회로를 포함하는 파워박스;

상기 파워박스로부터의 공급받은 전원의 전압강하 감지 시 중지 신호를 발생시키는 AC/DC 컨버터;

상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 중지 신호를 수신할 경우 장비로의 전원 공급을 중단하는 DC/DC 컨버터; 및

상기 AC/DC 컨버터로부터 DC/DC 컨버터로의 중지 신호 전달을 미리 지정된 시간만큼 지연시키는 신호지연장치;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 신호지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템.
제1항에 있어서, 상기 신호지연장치는 PLC(Programmable Logic Controller)인 것을 특징으로 하는 신호지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 신호지연장치는 AC/DC 컨버터로부터 DC/DC 컨버터로의 중지 신호 전달을 1초 내지 5초 지연시키는 것을 특징으로 하는 신호지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템.
장비에 전원을 공급하는 장비 내 전원공급시스템부에서 파워박스를 분리하여 인터록(Interlock) 회로 내 외부 전원과의 연결을 온오프 시키는 스위치의 계전기를 외부 무정전 전원 공급 장치에 연결시키는 단계;

상기 파워박스로부터의 공급받은 전원의 전압강하 감지 시 중지 신호를 발생시키는 AC/DC 컨버터와 상기 AC/DC 컨버터로부터 상기 중지 신호를 수신할 경우 장비로의 전원 공급을 중단하는 DC/DC 컨버터 사이에 상기 중지 신호 전달을 미리 지정된 시간만큼 지연시키는 신호지연장치를 설치하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 신호지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템을 구비하기 위한 장비 내 전원공급시스템부의 개조 방법.
제4항에 있어서, 상기 신호지연장치는 PLC(Programmable Logic Controller)이고, AC/DC 컨버터로부터 DC/DC 컨버터로의 중지 신호 전달을 1초 내지 5초 지연시키도록 상기 PLC 모듈을 프로그래밍 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호지연을 이용한 순간 정전 방지 시스템을 구비하기 위한 장비 내 전원공급 시스템부의 개조 방법.