KR101118098B1 - 복합 금속 부스바 및 이를 구비하는 전기 설비 - Google Patents

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Abstract

본발명은 알루미늄으로 구성된 내층 및 구리로 구성된 외층의 이중층으로 구성되고, 구리 대 알루미늄의 중량비가 10:90 내지 30:70인 복합 금속 부스바, 및 이 복합 금속 부스바를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 설비를 제공한다.
본발명에 따른 복합 금속 부스바, 및 이 복합 금속 부스바를 구비하는 전기 설비를 사용할 경우, 부스바의 적정한 도전성을 유지하면서도 중량이 가볍고, 강도가 적정하고, 또한 절단면의 가공성이 개선되고, 생산 비용도 절감시킬 수 있다.
복합 금속 부스바, 전기 설비

Description

복합 금속 부스바 및 이를 구비하는 전기 설비{a hybrid metal busbar and an electric equipment comprising the same}
본발명은 복합 금속 부스바, 보다 상세하게는 알루미늄으로 구성된 내층 및 구리로 구성된 외층의 이중층으로 구성되고, 구리 대 알루미늄의 중량비가 10:90 내지 30:70인 복합 금속 부스바, 및 이 복합 금속 부스바를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 설비에 관한 것이다.
종전에는 전력 배선 방식으로 전선케이블을 이용한 배선 방식을 널리 채용하여 왔으나, 최근 들어 고층 건물이나 아파트, 대단위 공장 등 건축물의 전력 수요가 급증함에 따라 부스바를 사용하는 부스 덕트에 의한 배선 방식의 채용이 확산되고 있다. 부스 덕트와 케이블은 도체와 절연체를 가지는 점에서는 공통점이 있으나, 케이블과 비교하여 볼 때, 부스 덕트는 대량의 전류를 도체를 통해 전달할 수 있으며, 금속 덕트로서 도체와 절연체를 보호할 수 있고, 증설과 이설이 가능하며, 사고 발생 시 사고 처리가 용이하고, 계통의 관리가 용이한 장점이 있다.
이러한 부스 덕트에 사용되는 부스바는 통상 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이 바(bar)형 또는 원형이고, 종전에는 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)인 단도체로 이루 어진 부스바가 사용되었다.
그러나, 구리로 이루어진 부스바의 경우는 도전율은 높지만 무게가 무거워 작업공정상 작업자가 기피하는 현상이 많으며, 또한 구리 재료의 가격이 높아서 비용이 많이 들고, 가격변동이 심한 편이다.
알루미늄으로 이루어진 부스바의 경우는 무게가 가벼워서 작업공정은 편리하나, 알루미늄 재질의 특성상 강도가 약하여 작업 공정시에 휨과 스크래치가 많이 발생한다. 특히, 알루미늄의 용접시 고강도의 압력을 줘야 하는데, 알루미늄의 강도가 약하기 때문에 은도금이나 특수 도금을 실시하여야 하므로 공정시간과 원가상승의 요인이 된다. 이러한 알미늄 부스바의 단점 때문에 기존의 구리 부스바를 고집하고 알미늄 부스바를 기피하는 경우가 종종 발생한다. 또한, 알루미늄 부스바가 접속부에 사용되는 경우 알루미늄의 강도가 약하여 무리한 힘을 가하게 되면 접속부가 압착되어 도리어 접촉저항이 저하되어 온도 상승의 요인이 된다는 단점도 있다.
따라서, 본발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본발명자는 적정한 도전성을 유지하면서도 중량이 가볍고, 강도가 적정하고, 절단면의 가공성이 개선되고, 생산 비용도 절감시킬 수 있는 부스바를 연구한 끝에 본발명에 이르게 되었다.
본발명의 제 1면은 알루미늄으로 구성된 내층 및 구리로 구성된 외층의 이중층으로 구성되고, 구리 대 알루미늄의 중량비가 10:90 내지 30:70인 복합 금속 부스바를 제공한다.
본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 구리 대 알루미늄의 중량비는 바람직하게는 15:85 내지 25:75이다.
본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 복합 금속 부스바는 바람직하게는 바(bar) 형이다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 바람직하게는 복합 금속 부스바의 장측의 구리층 두께가 단측의 구리층 두께보다 작다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 복합 금속 부스바는 절연되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 특히 바람직하게는 복합 금속 부스바가 폴리에스테르 절연재에 의해 절연되어 있다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 특히 바람직하게는 복합 금속 부스바가 에폭시 절연재에 의해 절연되어 있다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 특히 바람직하게는 복합 금속 부스바가 마이카(Mica) 필름의 내화 절연재에 의해 절연되어 있다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 특히 바람직하게는 복합 금속 부스바가 에폭시 혼합재를 이용한 몰딩 방법에 의해 절연되어 있다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바에 있어서, 특히 바람직하게는 복합 금속 부스바가 폴리프로필렌 혼합재를 이용한 몰딩 방법에 의해 절연되어 있다.
한편, 본발명의 제 2면은 알루미늄으로 구성된 내층 및 구리로 구성된 외층의 이중층으로 구성되고, 구리 대 알루미늄의 중량비가 10:90 내지 30:70인 복합 금속 부스바를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 설비를 제공한다.
본발명에 따른 복합 금속 부스바를 구비하는 전기 설비는 부스바를 적용시킬 수 있는 모든 종류의 전기 설비를 포함한다. 그러나, 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 구비하는 전기 설비는 바람직하게는 부스덕트, 분전함, 수배전반, 전동기 제어반(MCC반: Motor controller Center), 전기 설비용 플러그 & 클립 및 부스 모선으로 구성된 군으로부터 선택된다.
본발명에 따른 복합 금속 부스바를 구비하는 전기 설비에 있어서, 복합 금속 부스바에 포함된 구리 대 알루미늄의 중량비는 바람직하게는 15:85 내지 25:75이다.
본발명에 따른 복합 금속 부스바를 구비하는 전기 설비에 있어서, 복합 금속 부스바는 바람직하게는 바(bar) 형이다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 구비하는 전기 설비에 있어서, 바람직하게는 복합 금속 부스바의 장측의 구리층 두께가 단측의 구리층 두께보다 작다.
또한, 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 구비하는 전기 설비에 있어서, 복합 금속 부스바는 절연되어 있는 것이 바람직하다.
본발명에 따른 복합 금속 부스바 및 이 복합 금속 부스바를 구비하는 전기 설비를 사용할 경우, 부스바의 적정한 도전성을 유지하면서도 중량이 가볍고, 강도가 적정하고, 또한 절단면의 가공성이 개선되고, 생산 비용도 절감시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 복합 금속 부스바, 및 이러한 복합 금속 부스바를 적용한 전기 설비의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조로 설명한다.
1. 복합 금속 부스바의 실시 예
본 발명에 따른 복합 금속 부스바는 종래에 알려진 어떠한 형태로도 제작가능하다. 예를 들면, 본 발명에 따른 복합 금속 부스바는 도 3에 나타낸 바와 같이 사각 바형, 또는 도 4에 나타낸 바와 같이 원형, 또는 다각형 등 어떠한 형태일 수 있고, 바람직하게는 사각 바형이다.
본 발명에 따른 복합 금속 부스바(1)는 알루미늄으로 구성된 내층(2) 및 구리로 구성된 외층(3)의 이중층으로 구성되고, 구리 대 알루미늄의 중량비가 10:90 내지 30:70인 것을 특징으로 한다.
도 5은 도 3에 나타낸 사각 바형 부스바의 단면도이다. 본 발명에 따른 복합 금속 부스바(1)는 바람직하게는 복합 금속 부스바(1)의 장측의 구리층 두께(a)가 단측의 구리층 두께(b)보다 작다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에서, 본발명에 따른 복합 금속 부스바는 절연되어 있다. 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 절연하는 방법으로서는 종래의 공지된 어떠한 절연 방법도 사용가능하다. 예를 들면, 본발명에 따른 복합 금속 부스바는 폴리에스테르 절연재에 의해 절연, 에폭시 절연재에 의해 절연, 마이카(Mica) 필름의 내화 절연재에 의해 절연, 에폭시 혼합재를 이용한 몰딩 방법에 의해 절연, 또는 폴리프로필렌 혼합재를 이용한 몰딩 방법에 의해 절연될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 복합 금속 부스바는 통상의 방법, 예를 들면 포밍 머신(도시되지 않음)을 사용하여 열압착에 의해, 알루미늄으로 구성된 내층(2) 및 구리로 구성된 외층(3)의 이중층을 원형, 사각 바형 등의 여러 형상으로 성형함으로써 제작할 수 있다.
2. 복합 금속 부스바를 적용한 부스덕트의 실시 예
도 6은 도 3에 나타낸 사각 바형 복합 금속 부스바를 적용한 부스덕트의 일예를 나타낸 단면도이고 도 7은 도 6에 따른 부스덕트를 간략히 나타낸 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 금속 부스바(1)를 갖는 부스 덕트(10)는 4개의 복합 금속 부스바(1)가 세워진 상태로 설치되고, 복합 금속 부스바(1)들의 양측에 측함(13)이 설치되며, 측함(13)의 상부 및 하부에서 상, 하함(11, 12)이 볼트(17)로 고정된다. 측함(13)의 간격을 유지하여 외부의 충격이나 부하로부터 복합 금속 부스바(1)를 보호하기 위해, 측함(13) 사이의 상, 하부에는 볼트(16)와 너트(14)를 통해 중공파이프(15)가 설치된다.
도 8은 도 3에 나타낸 사각 바형 복합 금속 부스바를 적용한 부스덕트의 접속부구조의 일예를 나타낸 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 부스덕트의 접속부의 구조는, 부스덕트(20, 30)의 복합 금속 부스바(1a, 1b 1c 1d,1e, 1f, 1g, 1h)가 접속하기 위한 공간을 형성하기 위해, 일측 부스덕트(20)는 4개의 복합 금속 부스바(1a, 1b 1c 1d) 중 외측의 복합 금속 부스바(1a, 1b)가 바깥으로 굽어지며, 타측 부스덕트(30)는 4개의 복합 금속 부스바(1e, 1f,1g, 1h)중 2개의 복합 금속 부스바(1e, 1f)는 우측으로 굽어지고, 나머지 2개의 복합 금속 부스바(1g, 1h)는 좌측으로 굽어져 있다. 각각의 부스바(1a, 1b 1c 1d, 1e, 1f, 1g, 1h)에는 서로간 단락을 방지하기 위해 절연용 스페이서(25, 26, 27)가 설치되며, 중앙에는 볼트(24)가 가로지를 수 있도록 홈(29)이 형성되어 있다.
일측 부스덕트(20)의 복합 금속 부스바(1a, 1b 1c 1d)의 외측에는 부스바(1a, 1b 1c 1d, 1e, 1f, 1g, 1h)를 밀착시키기 위해 가압판(21)이 형성되고, 가압판(21)의 바깥으로 디스크 와셔(22), 가압대(23) 및 볼트(24)가 설치된다. 디스크 와셔(22)는 가압판(21)에 직접 접촉하며, 디스크 와셔(22)와 볼트(24) 사이에는 바 형상의 가압대(23)가 개재된다.
볼트(24)는 양측 가압판(21)에 결합되어 인장력을 발생시키기 위한 것으로, 강한 가압력을 생성하기 위해, 1000 kgf?cm 이하의 토크를 전달하는 일반적인 볼트를 대신하여, 1000 내지 1500 kgf?cm의 큰 토크를 전달할 수 있는 고장력 볼트 를 사용하며, 볼트(24)는 복합 금속 부스바(1a, 1b 1c 1d, 1e, 1f, 1g, 1h) 중앙의 홈(29)을 가로질러 양쪽의 가압판(21)에 결합되어 있다. 타측 부스덕트(30)의 외측에는 가압판(21)의 디스크 와셔(22)가 삽입될 수 있는 와셔 삽입홈(32)이 형성된 결합판(31)이 설치된다.
접속부를 외부로부터 차단하여 보호하기 위해 접속부 커버(40, 41)가 각 부스덕트(20, 30)에 볼트로 고정된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서는 복합 금속 부스바를 내장한 부스덕트를 형성하기 위해 통상의 측함, 상함 및 하함을 사용하였으나, 본 발명은 이에 한하지 않고, 녹이나 손상을 방지하기 위해 페놀수지 등의 합성수지를 이용하여 표면에 도장을 실시한 측함, 상함, 외함을 사용하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이 제작된 복수의 복합 금속 부스바(1)와 중공파이프(14)를 삽입한 상태에서 측함(13)과 상, 하함(11, 12)을 조립하여 부스덕트(10)를 제작한다. 서로 다른 부스덕트(20, 30)를 접속할 때에는 일측 부스덕트(20)의 복합 금속 부스바(1a, 1b) 사이로 타측 부스덕트(30)의 복합 금속 부스바(1e, 1f)가 삽입되고, 일측 부스덕트(20)의 나머지 복합 금속 부스바(1c, 1d) 사이로 타측 나머지 복합 금속 부스바(1g, 1h)가 삽입된다. 양측 부스덕트(20, 30)의 복합 금속 부스 바(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f,1g, 1h)들이 삽입된 후에는, 토크 렌치(도시되지 않음)로 일측 부스덕트(20)에 형성된 볼트(24)를 약 1300 kgf?cm 정도의 토크로 죄어 줌으로써, 포개어진 복합 금속 부스바(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h)를 상호간 강하게 밀착시킨다. 이후 볼트(42) 및 와셔(43)를 사용하여 접속부 커버(40, 41)를 조립하여 양측 부스덕트(20, 30)의 접속을 완성한다.
3. 복합 금속 부스바를 적용한 분전함의 실시 예
도 10A는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 분전함의 일예를 나타내는 사진이다.
도 10B는 도 10A에 따른 분전함의 내부 구성을 보여주는 사진이다.
도 10C는 도 10A에 따른 분전함 내에 사용되는 모선 부스바의 일예의 형상을 나타내는 사진이다.
분전함(100)이란 수배전반에서 연결된 간선에서 전기를 공급받아 차단기를 통하여 세대 내 전등 전열에 전기를 공급하고 차단하는 시설을 설치한 함을 말한다. 여기서 사용되는 메인 차단기(102)에서 각 세대나 분전함에 전원을 공급하기 위하여 차단기(104)에 설치되는 간선에 종래에는 구리 부스바(103)를 사용하였다. 도 10C에 나타낸 모선 부스바(105)는 구리 부스바(103)를 단독으로 떼어내었을 때의 형상을 나타낸다. 본 실시예에서는 이 구리 부스바(103) 대신 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용하여 분전함을 완성한다.
4. 복합 금속 부스바를 적용한 수배전함의 실시 예
도 11A는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 수배전반(200)의 일예를 나타내는 사진이다.
도 11B는 도 11A에 따른 수배전반의 내부 구성을 보여주는 사진이다.
수배전반(200)은 전력 계통의 감시제어 및 보호를 위하여 사용되는 장치로서 단위 기기와 지지 구조물 그리고 이를 연결 접속 연결시키는 전력기기의 집합체이다. 수배전반은 크게 특고압 폐쇄 배전반(SHV Switchgear), 금속 폐쇄 배전반(MCSG), 일체형 배전반, 가스 절연 배전반, 특고압 절연 폐쇄 배전반, 전자화 배전반, 고압 배전반, 저압 배전반 등으로 구분되어진다. 특히 변압기와 차단기를 포함하여 전원을 연결하기 위하여 전선이나 부스바를 이용하는데 특히 사용되는 전류가 크기 때문에 보편적으로 구리 부스바를 이용한다. 그러나 구리 부스바를 대전류용으로 사용할 경우 구리 부스바의 단면적이 크고 두께가 두꺼워 가공이나 핸들링에 어려움이 있을 뿐아니라 중량이 커서 작업자가 기피하는 경향이 있고, 또한 설치 장소가 통상 초고층 빌딩에서 중층 내지 상층에 위치하여 부스바의 경량화가 절실하였다.
도 11A에 예시적으로 나타낸 종래의 수배전반에서 구리 부스바가 열반 부스바(202), 모선(203)으로서 사용된다. 본 실시예에서는 열반 부스바(202), 모선(203)으로서 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용하여 수배전함을 완성한다.
5. 복합 금속 부스바를 적용한 전동기 제어반의 실시 예
도 12는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 전동기 제어반(300)의 일예를 나타내는 사진이다.
전동기 제어반(300)이란 계기류, 계전기류, 개폐기류 등이 부착되어 있는 하나의 대형 패널로서 전력계통의 주요기기 및 설비에 대한 보호감시제어 기능을 수행한다. 전동기 제어반에 사용되는 보호감시 및 제어장치로는 아래와 같은 것이 포함된다:
(a) 보호장치: 차단기, 과전류계전기, 접지계전기 등
(b) 감시장치: 전류계, 전압계, 전력량계 등
(c) 제어장치: 선택기 소프트웨어, 누름 버튼 소프트웨어 등
(d) 디지털 전력보호감시제어장치: 각종 계측기 조작 소프트웨어, 계전기(302) 등을 하나의 장치로 일체화하여 전력 데이터(전압, 전류, 전력 등), 보호요소(과전류, 지락, 과전압 등), 상태 표시(운전, 정지, 고장 등), 차단기(304)의 온-오프 제어, 다양한 통신 프로토콜 적용이 가능한 디지털형 집중표시 및 제어 장치. 이 장치에 전원을 공급하고 분배하는 주 모선(303)은 구리 부스바로 형성되어 각 상간과 전력기기(차단기, 제어기기 등)와 장치 간을 연결하고 있다.
본 실시예에서는 모선(303)으로서 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용하여 전동기 제어반을 완성한다.
6. 복합 금속 부스바를 적용한 플러그 & 클립의 실시 예
도 13A는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 플러그&클립의 일예를 나타내는 사진이다.
도 13B는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 플러그&클립의 다른 예를 나타내는 사진이다.
본명세서에서 있어서 플러그&클립이란 모선에서 전원을 분기하기 위하여 클 립형태의 형상으로 만들어 모선이나 별도의 탭-오프(tap-off)에 연결하여 전원을 분기하는 장치를 말한다. 이러한 플러그&클립은 부스닥트, 배전반, 전동기 제어반 등의 각종 전기 설비에서 사용된다.
본 실시예에서는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용하여 플러그&클립을 완성한다.
7. 복합 금속 부스바를 적용한 부스 모선의 실시 예
도 14는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 발전소용 부스 모선의 일예를 나타내는 사진이다.
제철소, 제강소, 대형 전기로, 발전소 등에서 전원을 공급하고 분기시키기 위해 부스바가 사용된다. 종래에는 부스바가 사용되는 장소의 환경으로 인해 절연을 하지 않은 구리 부스바가 주로 사용되었다. 또한, 밧데리 전원이나 정류기 전원 등 DC 전류용 전원에도 구리 부스바가 주로 사용되었다. 본 실시예에서는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용하여 부스 모선을 완성한다.
8. 본발명의 복합 금속 부스바의 CAE ( Computer Aided Engineering ) 해석예
복합 금속 부스바 내 구리의 함량을 변수로 하여(구리 함량 10%, 15%, 20%, 25% 및 30%), 알루미늄 또는 구리 단도체에 대한 본발명에 따른 복합 금속 부스바의 성능을 CAE 해석을 통하여 시험하였다.
(1) 알루미늄 부스바 대비 본발명의 복합 금속 부스바의 단면적 및 허용전류 비교
알루미늄 단일 도체로 구성된 부스바와, 본발명에 따른 복합 금속 부스바의 단면적 및 허용전류를, 부스바 4개를 기준으로 CAE 해석을 통하여 비교하였다. 그 결과는 아래의 표 1 및 2과 같다.
표 1: 알루미늄 부스바 대비 본발명의 복합 금속 부스바의 단면적 비교표
구분 알루미늄 단도체 부스바 단면적(mm2) 구리 함량에 따른 본발명의 복합 금속 부스바 단면적(mm2)
전류용량
(A)		 Al 10% 15% 20% 25% 30%
600 260 212 194 179 166 155
800 394 321 293 270 251 234
1000 546 445 407 375 348 324
1250 686 558 511 471 437 407
1600 1,041 848 776 715 663 618
2000 1,334 1,086 994 916 849 792
2500 1,600 1,303 1,192 1,099 1,019 950
3200 2,083 1,696 1,552 1,431 1,327 1,237
3600 2,337 1,903 1,741 1,605 1,489 1,388
4000 2,667 2,172 1,987 1,832 1,699 1,584
5000 3,505 2,855 2,612 2,408 2,233 2,082
6000 4,001 3,258 2,981 2,748 2,548 2,376
평균 1,704 1,388 1,270 1,171 1,086 1,012
알루미늄과 대비한 비율 100% 81% 75% 69% 64% 59%
표 2: 알루미늄 부스바 대비 본발명의 복합 금속 부스바의 허용전류 비교표
구분 알루미늄 단도체 부스바 허용전류(A) 구리 함량에 따른 본발명의 복합 금속 부스바의 허용전류(A)
전류용량
(A)		 Al 10% 15% 20% 25% 30%
600 600 638 657 676 695 714
800 800 851 876 902 927 953
1000 1000 1,064 1,095 1,127 1,159 1,191
1250 1250 1,330 1,369 1,409 1,449 1,489
1600 1600 1,702 1,753 1,804 1,854 1,905
2000 2000 2,127 2,191 2,254 2,318 2,382
2500 2500 2,659 2,739 2,818 2,898 2,977
3200 3200 3,404 3,505 3,607 3,709 3,811
3600 3600 3,829 3,943 4,058 4,172 4,287
4000 4000 4,254 4,382 4,509 4,636 4,763
5000 5000 5,318 5,477 5,636 5,795 5,954
6000 6000 6,382 6,572 6,763 6,954 7,145
평균 2,629 2,796 2,880 2,964 3,047 3,131
알루미늄과 대비한 비율 100% 106% 110% 113% 116% 119%
표 1에 나타나 있는 바와 같이, 본발명에 따른 복합 금속 부스바는 알루미늄 단일 도체로 구성된 부스바와 비교하여, 구리의 함량이 커질수록 단면적이 상당히 감소되었고, 이에 의해 부스바의 부피도 상당히 감소되었음을 알 수 있다.
또한 표 2에 나타나 있는 바와 같이, 본발명에 따른 복합 금속 부스바는 알루미늄 단일 도체로 구성된 부스바와 비교하여, 구리의 함량이 커질수록 허용전류가 증가하여, 전도율이 향상됨을 알 수 있다.
(2) 구리 부스바 대비 본발명의 복합 금속 부스바의 중량 비교
구리 단일 도체로 구성된 부스바와, 본발명에 따른 복합 금속 부스바의 중량을 부스바 4개를 기준으로 CAE 해석을 통하여 비교하였다. 그 결과는 아래의 표 3 과 같다.
표 3: 구리 부스바 대비 본발명의 복합 금속 부스바의 중량 비교표
구분 구리 단도체 부스바 중량(kg) 구리 함량에 따른 본발명의 복합 금속 부스바의 중량(kg)
전류용량
(A)		 Cu 10% 15% 20% 25% 30%
600 9.3 3.5 3.8 4.1 4.4 4.8
800 9.3 3.5 3.8 4.1 4.4 4.8
1000 12.9 4.8 5.3 5.7 6.2 6.6
1250 16.5 6.2 6.8 7.3 7.9 8.5
1600 24.5 9.2 10.0 10.9 11.7 12.6
2000 32.9 12.3 13.4 14.6 15.7 16.9
2500 44.2 16.5 18.1 19.6 21.1 22.7
3200 48.9 18.3 20.0 21.7 23.4 25.1
3600 57.1 21.4 23.4 25.3 27.3 29.3
4000 65.7 24.6 26.9 29.2 31.5 33.7
5000 88.4 33.1 36.2 39.2 42.3 45.4
6000 98.6 36.9 40.3 43.8 47.2 50.6
7500 132.5 49.6 54.2 58.8 63.4 68.1
평균 49.3 18.5 20.2 21.9 23.6 25.3
알루미늄과 대비한 비율 100% 37% 41% 44% 48% 51%
표 3에 나타나 있는 바와 같이, 본발명에 따른 복합 금속 부스바는 구리 단일 도체로 구성된 부스바와 비교하여, 구리의 함량이 커질수록 중량이 상당히 감소되었고, 이에 의해 제품의 경량화를 실현할 수 있음을 알 수 있다.
9. 알루미늄 부스바 대비 본발명의 복합 금속 부스바의 절단면 가공성 개선 실험예
종래 기술에 따른 알루미늄으로 구성된 부스바 및 본발명의 복합 금속 부스바에 대해 절단성 실험을 행하여, 절단면의 가공성이 얼마나 개선되었는지 알아보았다. 그 결과를 도 9의 사진에 나타내었다. 도 9에서 위쪽 바는 본발명의 복합 금속 부스바이고, 아래쪽 바는 종래 기술에 따른 알루미늄으로 구성된 부스바이다.
도 9에 나타내어진 바와 같이, 절단 측면부의 버(burr)의 길이는 알루미늄 부스바에 대해서는 2-3mm이었지만, 본발명의 복합 금속 부스바에 대해서는 0.2~0.5mm이었다. 또한 절단면의 눌림 현상은 알루미늄 부스바에 대해서는 3~5mm이었지만, 본발명의 복합 금속 부스바에 대해서는 1~3mm이었다. 따라서, 알루미늄 부스바 대비 본발명의 복합 금속 부스바는 절단면 가공성이 상당히 개선되었음을 알 수 있고, 이에 따라 프레스 절단 및 펀칭 가공이 보다 용이해지고, 기타 가공 공정의 편의성이 개선될 수 있다. 또한, 알루미늄 부스바의 경우 휠 커터에 의해 절단 가공을 행하여야 하지만, 가공성이 개선된 본발명의 복합 금속 부스바는 프레스 가공이 가능하여 개당 절단 시간이 30초~1분이었던 것을 10~30초 이내로 50% 절감하여 생산성을 두배 이상 증진시킬 수 있게 되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 사각 바형 부스바를 나타내는 사시도이다.
도 2은 종래 기술에 따른 원형 부스바를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본발명의 바람직한 실시 예에 따른 부스덕트에 사용되는 사각 바형 복합 금속 부스바를 나타내는 사시도이다.
도 4은 본발명의 바람직한 실시 예에 따른 부스덕트에 사용되는 원형 복합 금속 부스바를 나타내는 사시도이다.
도 5은 도 3에 나타낸 사각 바형 복합 금속 부스바의 단면도이다.
도 6은 도 3에 나타낸 사각 바형 복합 금속 부스바를 적용한 부스덕트의 일예를 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에 따른 부스덕트를 간략히 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 3에 나타낸 사각 바형 복합 금속 부스바를 적용한 적용한 부스덕트의 접속부구조의 일예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 종래 기술에 알루미늄 부스바(아래쪽 바) 및 본발명에 따른 복합 금속 부스바(위쪽 바)를 절단하였을 때, 절단부의 측면의 사진이다.
도 10A는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 분전함의 일예를 나타내는 사진이다.
도 10B는 도 10A에 따른 분전함의 내부 구성을 보여주는 사진이다.
도 10C는 도 10A에 따른 분전함 내에 사용되는 모선 부스바의 일예의 형상을 나타내는 사진이다.
도 11A는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 수배전반의 일예를 나타내는 사진이다.
도 11B는 도 11A에 따른 수배전반의 내부 구성을 보여주는 사진이다.
도 12는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 전동기 제어반의 일예를 나타내는 사진이다.
도 13A는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 플러그&클립의 일예를 나타내는 사진이다.
도 13B는 본발명에 따른 복합 금속 부스바를 적용가능한 종래의 플러그&클립의 다른 예를 나타내는 사진이다.
도 14는 종래의 발전소용 부스 모선의 일예를 나타내는 사진이다.
* 주요 도면 부호의 설명 *
1: 복합금속 부스바 2: 알루미늄 내층
3: 구리 외층 10: 부스덕트
11, 12: 상, 하함 13: 측함
21: 가압판 22: 디스크 와셔
23: 가압대 24: 볼트
25,26,27: 스페이서 31: 결합판
32: 삽입홈 40,41: 접속부 커버
100: 분전함 102: 차단기
103: 부스바 104: 차단기
105: 모선
200: 수배전반 202: 열반 부스바
203: 모선
300: 전동기 제어반 302: 계전기
303: 모선 304: 차단기

Claims (11)

  1. 알루미늄으로 구성된 내층 및 구리로 구성된 외층의 이중층으로 구성되되, 장측의 구리층 두께(a)가 단측의 구리층 두께(b)보다 작은 사각 바(bar) 형으로, 구리 대 알루미늄의 중량비가 10:90 내지 30:70인 것을 특징으로 하는 복합 금속 부스바.
  2. 제 1항에 있어서, 구리 대 알루미늄의 중량비가 15:85 내지 25:75인 것을 특징으로 하는 복합 금속 부스바.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 복합 금속 부스바가 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 금속 부스바.
  6. 알루미늄으로 구성된 내층 및 구리로 구성된 외층의 이중층으로 구성되고, 구리 대 알루미늄의 중량비가 10:90 내지 30:70인 복합 금속 부스바를 구비하되,
    상기 복합 금속 부스바가 사각 바(bar) 형으로, 장측의 구리층 두께(a)가 단측의 구리층 두께(b)보다 작은 것을 특징으로 하는 전기 설비.
  7. 제 6항에 있어서, 전기 설비는 부스덕트, 분전함, 수배전반, 전동기 제어반(MCC반: Motor controller Center), 전기 설비용 플러그 & 클립 및 부스 모선으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 설비.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 복합 금속 부스바에 포함된 구리 대 알루미늄의 중량비가 15:85 내지 25:75인 부스바를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 설비.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 복합 금속 부스바가 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 설비.
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