KR101515436B1 - 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반 - Google Patents

Abstract

브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반이 개시된다. 중앙 격벽면에 의해 전면부와 후면부로 구획되며, 상기 전면부의 하단에 구비되는 케이블(cable)실, 상기 케이블실의 상단에 구비되는 모선실, 상기 후면부의 하단에 구비되는 진공차단기(vacuum circuit breaker, VCB)실, 상기 진공차단기실의 상단에 구비되는 보조실을 포함하는 배전반에 있어서, 상기 진공차단기실에 구비되는 스켈레톤(skeleton)에 대하여 상기 중앙 격벽면을 기준으로 대칭되는 형상으로 상기 모선실 및 상기 케이블실에 걸쳐 형성되는 Δ형 평형바(Δ type flat bar); 상기 모선실과 상기 케이블실 간의 격벽면에 횡방향으로 V자 형태로 구비되는 제1 V타입 가새(the first V type brace); 상기 케이블실의 바닥면에 횡방향으로 V자 형태로 구비되는 제2 V타입 가새(the second V type brace)를 구성한다. 상술한 본 발명의 V타입 가새 및 Δ형 평형바를 적용한 내진형 배전반에 의하면, 배전반 내부에 Δ형 평형바를 구비하여 그 기둥면과 함께 수직 하중을 지지하여 수직 방향의 진동을 흡수하는 효과가 있다. 그리고 Δ형 평형바 내에 V타입 가새를 설치하여 횡방향의 진동을 흡수하고 떨림을 지지하는 효과가 있다.

Description

브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반{EARTHQUAKE-RESISTANT DISTRIBUTION BOARD BEING APPLIED BRACE AND FLAT BAR WITH EARTHQUAKE MONITORING}

본 발명은 배전반에 관한 것으로, 구체적으로는 내진형 배전반에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 V타입 가새 및 Δ형 평형바를 적용하여 내진 성능을 향상시키고, 지진 발생을 실시간으로 감시하는 감시수단이 구비되어 지진 발생에 대한 정보함으로써 신속한 대처가 이루어질 수 있도록 한 배전반에 관한 것이다.

배전반은 전기의 수전 및 배전을 담당하는 구성으로서, 전기의 원활하고 효율적인 배분은 물론 안정적인 공급이 매우 중요하다.

최근에는 건물 자체는 물론이거니와 건물에 구비된 배전반에도 역시 지진에 견딜 수 있는 내진 설계가 이루어지고 있다.

건물은 물론 배전반에도 자체적으로 내진 설계 구조를 적용함으로써, 지진으로 인해 건물의 배전에 영향을 영향을 주거나 전기의 공급이 쉽게 끊기지 않도록 하는 데 주안점이 있으며, 더 나아가 지진으로 인한 배전반의 화재를 방지하는 데 큰 기능을 하게 된다.

등록특허공보 10-0850228 및 등록특허공보 10-0966166는 이러한 내진 설계로 구성된 배전반을 개시하고 있다.

등록특허공보 10-0850228는 무정전 및 무이설이 가능하도록 구현되어 있는데, 배전반과는 별도로 그 하단에 구성되어 있으며, 앵커(anchor) 등을 이용하여 배전반에 진동이 가해지지 않도록 되어 있다.

이러한 내진 보강 구조는 내진 효과를 기대할 수는 있지만, 배전반보다 훨씬 더 크고 더 많은 부피를 차지하게 되며 사실상 효용성이 많이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 그 구조도 매우 복잡하여 제작에도 많은 비용과 시간이 소요된다.

한편, 등록특허공보 10-0966166는 바닥면에 탄성 부재를 구비하여 지진에 의한 진동을 흡수할 수 있도록 구성되어 있다.

등록특허공보 10-0966166은 등록특허공보 10-0850228에 비하여 비교적 간단한 구조로 되어 있으며, 배전반에 내진 구조가 구현되어 있는 장점이 있으나, 횡방향의 진동에 대하여 비교적 약할 수밖에 없는 단점이 있다. 또한, 탄성 부재의 진동 흡수는 큰 진동에 대하여 비교적 취약할 수 있다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 종래의 배전반에서는 지진을 감시할 수 있는 감시 수단의 부재로 관련 기관의 정보에만 의존하기 때문에 지진 발생 시 신속한 대처가 어려운 문제점이 있다.

10-0850228 10-0966166

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, V타입 가새 및 Δ형 평형바를 적용한 설계에 의해 배전반의 내진 성능이 향상되도록 하며, 지진 발생을 실시간으로 감시하는 감시수단을 구비하여 지진 발생에 대한 정보를 제공받도록 하여 그에 따른 신속한 대처가 이루어질 수 있는 내진형 배전반을 제공하는 데 있다.

또한, 지진에 의해 배전반 내 선로의 합선 및 단락 등으로 아크가 발생됨을 사전에 감지하고 이에 따른 아크 발생 정보를 제공받을 수 있는 내진형 배전반을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반은, 중앙 격벽면에 의해 전면부와 후면부로 구획되며, 상기 전면부의 하단에 구비되는 케이블(cable)실, 상기 케이블실의 상단에 구비되는 모선실, 상기 후면부의 하단에 구비되는 진공차단기(vacuum circuit breaker, VCB)실, 상기 진공차단기실의 상단에 구비되는 보조실을 포함하는 배전반에 있어서, 상기 진공차단기실에 구비되는 스켈레톤(skeleton)에 대하여 상기 중앙 격벽면을 기준으로 대칭되는 형상으로 상기 모선실 및 상기 케이블실에 걸쳐 형성되는 Δ형 평형바(Δ type flat bar); 상기 모선실과 상기 케이블실 간의 격벽면에 횡방향으로 V자 형태로 구비되는 제1 V타입 가새(the first V type brace); 상기 케이블실의 바닥면에 횡방향으로 V자 형태로 구비되는 제2 V타입 가새(the second V type brace)를 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 V타입 가새의 양 끝단이 각각 상기 Δ형 평형바에 결합하도록 하기 위해 상기 제1 V타입 가새의 양 끝단과 각각 볼트-너트 결합을 하는 한 쌍의 제1 보강판(the first gusset plate)을 더 구비하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 제1 V타입 가새의 양 끝단과 상기 한 쌍의 제1 보강판은, 각각 볼트(bolt)와 너트(nut) 사이에 중첩되어 결합되며, 상기 볼트와 상기 제1 보강판 간에는 평와샤(flat washer), 스프링와샤(spring washer) 및 평와샤가 삽입된 형태로 결합되고 상기 너트와 상기 제1 V타입 가새 간에는 평와샤, 스프링와샤 및 평와샤가 삽입된 형태로 결합되도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 제2 V타입 가새의 양 끝단이 각각 상기 Δ형 평형바에 결합하도록 하기 위해 상기 제2 V타입 가새의 양 끝단과 각각 볼트-너트 결합을 하는 한 쌍의 제2 보강판(the second gusset plate)을 더 구비하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 제2 V타입 가새의 양 끝단과 상기 한 쌍의 제2 보강판은, 각각 볼트와 너트 사이에 중첩되어 결합되며, 상기 볼트와 상기 제2 보강판 간에는 평와샤, 스프링와샤 및 평와샤가 삽입된 형태로 결합되고 상기 너트와 상기 제2 V타입 가새 간에는 평와샤, 스프링와샤 및 평와샤가 삽입된 형태로 결합되도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 배전반에 가해지는 진동에 따른 진동 가속도를 검출하고 검출된 진동 가속도로부터 지진발생 여부와 지진의 세기를 분석하여 이를 제공하는 감시수단;을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 감시수단은, 상기 배전반에 가해지는 진동에 따라 진동 가속도의 크기와 방향을 검출하고 그에 따른 검출 신호를 송신하는 가속도 센서 유닛; 상기 가속도 센서 유닛에서 송신된 검출 신호를 증폭하여 주파수 대역에 맞는 신호로 변환하는 시그널 컨디셔너; 및 상기 시그널 컨디셔너에서 변환된 진동 가속도에 대한 검출신호를 수신하고 이를 주파수 응답 스펙트럼을 이용하여 연산 분석함에 의해 배전반에 가해지는 진동에 따른 스펙트럼 강도(Spectrum Intensity ; SI)를 판단하며 이를 제공하는 진동 계측 제어 DAQ유닛;을 포함할 수 있다.

또한 상기 가속도 센서 유닛은, 외부 진동에 의한 가속도의 크기와 방향성을 커패시턴스 값을 변환하여 출력하는 가속도 센서 일레멘트; 상기 가속도 센서 일레멘트로부터 출력되는 커패시턴스 값을 전압값으로 변환하여 출력하는 커패시턴스-전압 변환기; 및 상기 커패시턴스-전압 변환기에서 출력되는 전압값을 입력받아 전압의 크기에 따라 듀티 싸이클이 다른 디지털 신호로 출력하는 ΣΔ변조기;로 구성되는 MEMS(micro electro mechanical systems) 가속도 센서를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 가속도 센서 일레멘트는, 일정 간격으로 두고 이격 설치되는 한 쌍의 고정판과 상기 한 쌍의 고정판 사이에서 유동 가능하도록 배치되는 유동판으로 구성되어 초기 정적 평형 상태에서 유동판과 각 고정판 사이에 기준 커패시턴스 값을 가지며, 외부 진동에 따른 가속도가 부여되면 상기 유동판이 어느 일 방향으로 유동됨에 따라 상기 기준 커패시턴스 값이 변화하여 가속도의 크기와 방향에 대응하는 커패시턴스 값을 출력할 수 있다.

이때, 상기 가속도 센서 유닛은, 패럴랙스(parallax)사의 MMA7455L 3축 가속도 센서로서 SPI 통신에 의해 상기 검출 신호를 상기 시그널 컨디셔너로 송신하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 감시수단은, 검출된 진동 가속도 데이터를 기반으로 최대 지반가속도 및 스펙트럼 강도를 산출하고 그에 따른 결과값과 지진 감시 이벤트를 기록 및 저장하고 이를 모니터링하며, 기설정된 기준값과 상기 결과값을 비교 분석하여 결과값이 기준값을 초과하는 경우 지진 경보를 출력하도록 하는 운영서버;를 더 포함할 수 있다.

하나의 예로써, 상기 배전반 내에서 아크(arc)에 의해 발생되는 자외선을 통해 아크의 발생 여부를 판단하고 판단 결과 소정 기준에 따른 화재 위험이 발생한 경우 알람을 발생하고 알람 정보를 실시간 송신하며, 상기 발생된 자외선에 의해 생성되는 전류를 이용하여 방전 펄스를 생성하고 생성된 방전 펄스에 따른 아크 발생 정보를 생성하여 실시간 송신하는 아크 진단 수단;을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 아크 진단 수단은, 아크(Arc)에 의해 발생되는 자외선을 감지하는 자외선 감지 센서; 상기 자외선 감지 센서에 의해 감지된 자외선에 의해 방전 펄스를 생성하는 펄스 생성 모듈; 상기 펄스 생성 모듈에 의해 생성된 방전 펄스를 이용하여 알람을 발생하는 알람 발생 회로 모듈; 상기 펄스 생성 모듈에 의해 생성된 방전 펄스를 입력받아 아크 발생 정보를 출력하는 디지털 신호 처리 모듈; 및 상기 디지털 신호 처리 모듈에서 출력된 아크 발생 정보를 송신하는 신호 송신 모듈;을 포함하며, 상기 펄스 생성 모듈은, 상기 생성된 방전 펄스를 정형화하여 출력하는 아크 신호 정형 회로부; 상기 아크 신호 정형 회로부에서 변환된 방전 펄스의 개수를 소정 주기마다 카운트하는 아크 신호 카운트부; 및 상기 아크 신호 카운트부에서 카운트된 방전 펄스의 개수를 저장하는 데이터 래치부;를 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 펄스 생성 모듈은, 상기 아크 신호 정형 회로부에서 변환된 방전 펄스의 펄스폭을 일정하게 변환하여 출력하는 펄스폭 변환 회로부;를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 알람 발생 회로 모듈은, 상기 데이터 래치부에 저장된 방전 펄스의 개수가 소정 주기마다 5개를 넘는지 판단하여 5개를 넘으면 알람을 발생하도록 구성될 수 있다.

상술한 본 발명의 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반에 의하면, 배전반 내부에 Δ형 평형바를 구비하여 그 기둥면과 함께 수직 하중을 지지하여 수직 방향의 진동을 흡수하는 효과가 있다.

그리고 Δ형 평형바 내에 V타입 가새를 설치하여 횡방향의 진동을 흡수하고 떨림을 지지하는 효과가 있다.

특히, V타입 가새와 Δ형 평형바의 접합부에는 V타입 가새와 보강판과 볼트-너트 결합을 하도록 구성되며, 볼트-너트 결합에는 스프링와샤를 구비하여 모멘트 저항을 갖도록 구성됨으로써, 횡방향은 물론 수직방향으로도 진동을 흡수할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 배전반에 가해지는 진동 에너지를 실시간으로 감시하기 위한 감시수단을 포함하는 바, 감시수단을 통해 진동 가속도 데이터 등을 파악하여 지진 발생의 유무를 판단하고 보다 정확한 정보를 제공할 수 있도록 진동 가속도 데이터를 기반으로 한 최대 가속도와 SI(스펙트럼 강도) 등 다양한 지진 정보에 대한 결과값을 모니터링 및 제공함으로써 지진 발생 시 그에 대응하는 배전반의 신속한 조치가 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, MMA7455L 3축 가속도 센서를 이용하여 지진을 감지하고 이를 SPI 통신에 의해 전송하도록 구성함으로써, 3축 방향의 진동을 감지하여 지진의 특성을 정확하게 파악하고 대처할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 지진 발생 시 배전반 내의 선로의 합선 및 단락 등으로 아크가 발생하는 것을 사전에 감지할 수 있는 아크 진단 수단을 더 포함하며, 아크 감지에 있어 아크 전류를 직접 검출하지 않고 아크에 의한 자외선을 2차적으로 검출함으로써, 아크 검출의 정확도를 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반의 측단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반의 측면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반의 정면도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반의 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 V타입 가새 및 Δ형 평형바의 접합부의 평면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 V타입 가새 및 Δ형 평형바의 접합부의 측면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 V타입 가새 및 Δ형 평형바의 접합부의 평면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 V타입 가새 및 Δ형 평형바의 접합부의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지수단의 구성을 나타내는 블록도.
도 6은 표준 가속도 응답 스펙트럼을 나타내는 개념도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 가속도 센서의 구성을 나타내는 블록도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 가속도 센서의 작동원리를 나타내는 개념도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 운영서버의 구성을 나타내는 블록도.
도 10a 내지 도 10b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 운영서버에 의해 표출되는 지진 정보의 모니터링의 예를 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMA7455L 3축 가속도 센서의 외형도이.
도 12a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMA7455L 3축 가속도 센서의 회로도이다.
도 12b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMA7455L 3축 가속도 센서와 외부 마이크로컨트롤러와의 연결도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMA7455L 3축 가속도 센서와 외부 마이크로컨트롤러와의 SPI 연결 회로도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMA7455L 3축 가속도 센서의 SPI 프로토콜 타이밍도.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 아크 진단 수단의 블록 구성도.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아크 진단 수단에서 검출되는 자외선 파장 대역을 나타내는 그래프.
도 17a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배전반의 아크 진단 수단의 회로도.
도 17b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배전반의 아크 진단 수단의 전원 회로의 회로도.
도 18a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 감지 센서의 회로도.
도 18b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 감지 센서의 실구성 회로도.
도 18c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연산 증폭기의 출력 응답을 나타내는 그래프.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반의 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반(이하, '배전반'이라 함)(100)은 케이블(cable)실(101), 모선실(102), 진공차단기실(vacuum circuit breaker, VCB)(103), 보조실(104)로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 배전반(100)은 고압배전반, 저압배전반, 분전반 및 모터제어반을 총칭하는 개념으로 이들 중 어느 하나일 수 있다.

이러한 배전반(100)은 중앙 격벽면(1)에 의해 전면부와 후면부로 구획될 수 있다. 전면부의 하단에는 케이블실(101)이 구비될 수 있으며, 전면부의 상단 즉 케이블실(101)의 상단에는 모선실(102)이 구비될 수 있다.

후면부의 하단에는 진공차단기실(103)이 구비되고, 후면부의 상단 즉 진공차단기실(103)의 상단에는 보조실(104)이 구비될 수 있다.

여기서, 진공차단기실(103)에는 도 1에 도시된 바와 같이 스켈레톤(skeleton)(103a)이 구비될 수 있다.

상기 배전반(100)은 배전반(100)에 일체형으로 구비될 수 있는 내진 구조물로서 Δ형 평형바(Δ type flat bar)(110)와 제1 V타입 가새(the first V type brace)(120), 제2 V타입 가새(130)를 구비할 수 있다.

Δ형 평형바(110)는 진공차단기실(103)의 스켈레톤(103a)와 대칭적인 구조로서 케이블실(101) 및 모선실(102)에 걸쳐 구비될 수 있으며, 지진에 의한 수직 방향의 진동을 견딜 수 있는 지지 구조로서의 기능을 수행한다.

그리고 제1 V타입 가새(120) 및 제2 V타입 가새(130)는 댐핑(damping)에 의해 횡방향의 진동을 흡수하도록 구성된다.

특히, Δ형 평형바(110)와 제1 V타입 가새(120) 및 제2 V타입 가새(130)의 각 결합에는 스프링 와샤(spring washer)(144)(154)가 부가되어 저항 모멘트(resistance moment)에 의한 횡방향의 진동을 감쇄시킬 수 있다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반의 측면도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반의 정면도이고, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반의 평면도이다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 상기 배전반(100)은 Δ형 평형바(110), 제1 V타입 가새(120), 제2 V타입 가새(130), 한 쌍의 제1 보강판(the first gusset plate)(140) 및 한 쌍의 제2 보강판(the second gusset plate)(150)을 포함하도록 구성될 수 있다.

이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.

Δ형 평형바(110)는 진공차단기실(103)에 구비되는 스켈레톤(103a)에 대하여 중앙 격벽면(1)을 기준으로 대칭되는 형상으로 모선실(104) 및 케이블실(103)에 걸쳐 형성될 수 있다.

Δ형 평형바(110)는 중앙 격벽면(1), 기둥 등과 함께 수직 방향의 진동을 흡수하도록 구성된다.

제1 V타입 가새(120)는 모선실(102)과 케이블실(101) 간의 격벽면(2) 상에 횡방향으로 V자 형태로 구비될 수 있다.

제2 V타입 가새(130)는 케이블실(101)의 바닥면(3)에 횡방향으로 V자 형태로 구비될 수 있다.

한 쌍의 제1 보강판(140)은 제1 V타입 가새(120)의 양 끝단이 각각 Δ형 평형바(110)에 결합하도록 하기 위해 제1 V타입 가새(120)의 양 끝단과 각각 볼트-너트 결합을 하도록 구성될 수 있다.

여기서, 한 쌍의 제1 보강판(140)은 각각 Δ형 평형바(110)의 모서리 부위에 용접에 의해 부착될 수 있다.

한 쌍의 제2 보강판(150)은 제2 V타입 가새(130)의 양 끝단이 각각 Δ형 평형바(110)에 결합하도록 하기 위해 제2 V타입 가새(130)의 양 끝단과 각각 볼트-너트 결합을 하도록 구성될 수 있다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 V타입 가새 및 Δ형 평형바의 접합부의 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 V타입 가새 및 Δ형 평형바의 접합부의 측면도이다.

도 3a는 도 2c의 A 즉 접합부를 확대한 도면이고, 도 3b는 도 3a의 B를 확대한 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 V타입 가새(120)의 양 끝단과 한 쌍의 제1 보강판(140)은 각각 볼트(bolt)(141)와 너트(nut)(142) 사이에 중첩되어 결합될 수 있다.

여기서, 볼트(141)와 제1 보강판(140) 간에는 평와샤(flat washer)(143), 스프링와샤(spring washer)(144) 및 평와샤(145)가 삽입된 형태로 결합되고 제1 V타입 가새(120)와 너트(142) 간에는 평와샤(146), 스프링와샤(147) 및 평와샤(148)가 삽입된 형태로 결합되도록 구성될 수 있다.

여기서, 제1 V타입 가새(120)와 결합되는 영역의 Δ형 평형바(110)는 보강대(110a)에 의해 하부에서 지지되고 그 상부에 격벽면(2)가 구비될 수 있는데, Δ형 평형바(110)의 폭 b와 Δ형 평형바(110), 보강대(110a), 격벽면(2)의 전체 두께 t의 비율 λ는 b/t로서 2.5가 되는 것이 바람직하며, 그 비율은 2.5보다는 작아야 한다.

한편, 제1 보강판(140)의 두께비 역시 2.5보다 작은 것이 바람직하다.

다른 한편, 제1 V타입 가새(120)의 접합부 A의 강도는 RyFyAg이다. 여기서, RyFy는 항복 강도이고, Ag는 접합부 A의 단면적이다. 그리고 Fy는 힘이고, Ry는 장력이나 복합력에 의한 물질 변형의 저항도이다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 V타입 가새 및 Δ형 평형바의 접합부의 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 V타입 가새 및 Δ형 평형바의 접합부의 측면도이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제2 V타입 가새(130)의 양 끝단과 한 쌍의 제2 보강판(150)은 각각 볼트(bolt)(151)와 너트(nut)(152) 사이에 중첩되어 결합될 수 있다.

그리고 볼트(151)와 제2 보강판(150) 간에는 평와샤(flat washer)(153), 스프링와샤(spring washer)(154) 및 평와샤(155)가 삽입된 형태로 결합되고 제2 V타입 가새(150)와 너트(152) 간에는 평와샤(156), 스프링와샤(157) 및 평와샤(158)가 삽입된 형태로 결합되도록 구성될 수 있다.

마찬가지로 제2 V타입 가새(130)와 결합되는 영역의 Δ형 평형바(110)는 보강대(110a)에 의해 하부에서 지지되고 그 상부에 격벽면(2)가 구비될 수 있는데, Δ형 평형바(110)의 폭 b와 Δ형 평형바(110), 보강대(110a), 격벽면(2)의 전체 두께 t의 비율 λ는 b/t로서 2.5가 되는 것이 바람직하며, 그 비율은 2.5보다는 작아야 한다.

한편, 제2 보강판(150)의 두께비 역시 2.5보다 작은 것이 바람직하다.

다른 한편, 제2 V타입 가새(130)의 접합부의 강도는 RyFyAg이다. 여기서, RyFy는 항복 강도이고, Ag는 접합부 A의 단면적이다. 그리고 Fy는 힘이고, Ry는 장력이나 복합력에 의한 물질 변형의 저항도이다.

한편, 본 발명에 따른 배전반(100)에서는 지진 발생을 실시간으로 감시할 수 있는 감시수단을 더 포함하는 바, 이하에서는 상기 감시수단의 일 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

상기 감시수단은 가속도 센서 유닛(210)과 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)을 포함하여 배전반(100)에 부여되는 실시간 가속도 데이터를 기반으로 설정 레벨 이상의 가속도가 발생하면 즉시 경보 및 차단 기능을 수행할 수 있도록 한다.

이에 더하여 상기 감시수단은 검출 정밀도의 향상을 위한 다른 방법으로서, 검출된 가속도 데이터는 물론 이러한 가속도 데이터를 통해 산출되는 응답스펙트럼 피크 레벨을 감시하도록 하여 검출 정확도를 높이도록 한다.

상기 가속도 센서 유닛(210)은 지진 발생에 따른 배전반(100)의 미세 진동을 감시하기 위한 것으로, 일 예로써 본 발명에서는 CMOS 회로와 집적화가 가능하고 낮은 전력 소비, 온도 특성 그리고 DC 특성이 우수한 반도체형 MEMS(micro electro mechanical systems ; 미세전자제어기술) 가속도 센서(211)를 적용하여 가속도를 측정하게 되며, 이러한 MEMS 가속도 센서(211)는 수평 2성분, 수직 1성분을 동시에 측정하는 한편, 바람직하게는 케이블에 의해 유도될 수 있는 잡음을 제거하는 differential output 방식을 사용한다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 실시 예의 감시수단은 상기 가속도 센서 유닛(210)에서 지진에 의한 배전반(100)의 진동에 의한 가속도를 검출하고, 이 검출 신호를 상기 진동 계측 제어 DAQ(Data Acquisition) 유닛으로 전송하는 바, 이때, 상기 감시수단은 시그널 컨디셔너(230)를 더 포함하여 전송되는 검출 신호에 대하여 미약한 신호를 증폭함과 더불어 주파수 대역에 맞는 신호로 필터링을 수행하게 된다.

상기 시그널 컨디셔너(230)는 상기 가속도 센서 유닛(210)의 진동 및 가속도 값을 DC 전압레벨로 변환해주는 기능을 수행하는 것으로, 주파수와 게인(gain)을 설정하기 위해 복수의 반도체 집적회로를 사용하고 이러한 집적회로를 통해 변환 기능을 수행하게 되는 것이다.

그리고 상기 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)에서는 상기 시그널 컨디셔너(230)를 통해 증폭 및 필터링된 검출신호를 수신하여 배전반(100)에 가해지는 지진에 의한 가속도를 연산 및 분석함으로써 로컬 또는 원격에서 지진에 대한 영향을 실시간으로 분석 및 판단하게 되는 것이다.

종래 일반적인 지진계의 경우 지진파만을 전송하여 가속도 기록만을 보는 것만으로는 분명하지 않은 지진파의 여러 가지 특성 중 특히 배전반(100)에 미치는 영향을 알 수 없다.

이를 위해 감시수단의 일 예로써 제시되는 상기 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)에서는 가속도 응답 스펙트럼을 이용하여 일반 진동 가속도 정보만으로 지진을 판단하는 것보다 그 검출 정확도를 향상함으로써 상기 문제점을 개선하는 것으로, 상기 응답 스펙트럼은 한 질점계로 표시되는 배전반(100)에 미치는 영향을 나타내도록 한 것이다.

구체적으로, 배전반(100)과 같은 구조물의 변위 응답 스펙트럼 Sd(Ti, hi)는 속도 응답 스펙트럼 Sv(Ti, hi)와 근사적으로 아래의 수학식 1을 통해 구할 수 있다.

통상의 표준 응답 스펙트럼은 지표면 가속도에 의해 발생하는 지상 구조물의 주기에 따른 응답을 나타낸 것으로, 지반의 주기와 감쇠비를 고려하여 응답 스펙트럼을 구해야 한다. 그리고 설계에 사용하는 표준 응답 스펙트럼이란 지진에 의해 발생한 지진파가 지표면에 도달했을 경우 지표면에서 배전반(100)은 구조물 자체의 주기에 따라 구조물이 겪는 최대의 가속도 값은 다르게 된다.

이 최대 가속도 값들을 연결한 그래프가 표준 가속도 응답 스펙트럼이며 구조물의 주기에 따른 구조물의 최대 가속도를 나타낸 것이다.

도 6은 표준 가속도 응답 스펙트럼의 개념을 나타낸 것으로, 배전반(100)과 같은 구조물의 주기와 최대 가속도는 배전반(100) 구조물의 감쇠비에도 영향을 받게 되며, 일반적으로 5%의 감쇠비를 적용하고 있다.

응답 변위법에서는 속도 응답 스펙트럼 값을 사용하고 있으므로 속도 응답 스펙트럼 Sv(Ti, hi)는 가속도 응답 스펙트럼 Sa(Ti, hi)와 근사적으로 아래의 수학식 2를 통해 구할 수 있다.

특히 상기 가속도 응답 스펙트럼은 지반 진동이 구조물에 미치는 최대 에너지를 표시하는 것으로, 배전반(100)과 같은 구조물의 스프링 상수를 k, 지진으로부터의 최대 변위를

라 하면 최대 변형률 에너지는 아래의 수학식 3과 같이 된다.

그리고, 단위 질량당 최대 에너지는 아래의 수학식 4와 같이 구해지고, 이를 다시 정리하면 수학식 5 및 수학식 6으로 표현될 수 있다.

이처럼 상기 수학식의 Sv가 속도 응답 스펙트럼이 되며, 지상의 구조물과 그 부재의 주기에는 여러 가지가 있고 또한 국부적인 파괴가 일어난다면 이들의 고유 주기는 변화하게 된다. 어느 정도 강성이 있는 구조물에 대해서는 주요한 부재는 대략 존재하게 되므로 이들 사이의 에너지 총합을 표시하는 적분값을 아래의 수학식 7을 통해 구하고, 이러한 적분값을 이용하여 지진의 파괴력을 나타내는 지표로 사용되고 스펙트럼 강도(Spectrum Intensity)라 한다.

이와 같이 본 실시 예에서는 상술한 속도 스펙트럼 응답의 SI값을 상기 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)에서 실시간으로 분석 및 감시하게 되고, 이를 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)에 구비된 디스플레이부(221)를 통해 모니터링함으로써 배전반(100)에 지진 발생 시에 지진의 피크 값을 현장에서 동시에 확인할 수 있게 되어, 상기 가속도 센서 유닛(210)으로부터 검출되는 진동 가속도 데이터에 더하여 보다 정확한 지진 정보를 파악할 수 있게 되고 이를 관리자에게 제공하게 되는 것이다.

한편, 상기 가속도 센서 유닛(210)은 앞서 설명한 바와 같이 MEMS 가속도 센서(211)가 적용되는 바, 이러한 MEMS 가속도 센서(211)는 도 7에 도시된 바와 같이 가속도센서 일레멘트(212)와 커패시턴스-전압 변환기(213) 및 ΣΔ변조기(214)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 가속도 일레멘트(212)는 3축 가속도 센서로서 MMA7455L 모델의 제품이 활용될 수 있다. MMA7455L 모델의 제품은 패럴랙스(parallax)사의 제품으로서 SPI 통신이 가능하도록 구성된다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMA7455L 3축 가속도 센서의 외형도로서, 정면도, 측면도, 평면도를 각각 나타낸다.

MMA7455L 모델의 제품은 다음 표 1의 동작 조건을 갖는다.

MMA7455L 3축 가속도 센서는 MEMS(micro electro-mechanical system) 센서로서 매우 작은 크기로서 MMA7455L 3축 가속도 센서의 중심부에 작은 스프링에 의해 매달려 부착된다. MMA7455L 3축 가속도 센서에 가속도가 가해질 때, 내장된 회로에서 지속적으로 그 3축 방향의 가속도를 측정하게 된다.

측정된 3축 방향의 가속도는 외부의 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)에 의해 독출된다. 그리고 상기 3축 방향의 가속도는 MMA7455L 3축 가속도 센서의 감도인 ㅁ2g, ㅁ4g, ㅁ8g에 따라 달라지게 된다. 1g는 중력 가속도를 의미한다. 물론 배전반(100)이 위치한 위도/경도 또는 고도에 따른 오차가 발생할 수 있다. ㅁ2g 또는 ㅁ4g의 감도를 갖는 MMA7455L 3축 가속도 센서의 경우엔 8 비트 모드에 의해 256 레벨로 표시될 수 있다.

다음의 표 2는 각 가속도 값에 따라 8-비트 데이터로 표시되는 출력값의 나타낸다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, MMA7455L 3축 가속도 센서는 3축 방향의 가속도를 측정하여 외부 마이크로컨트롤러 즉 시그널 컨디셔너(230) 내지는 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)로 SPI 통신 방식으로 측정 가속도를 송신하도록 구성됨을 알 수 있다. 시그널 컨디셔너(230) 내지는 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)은 일체형으로 하나의 마이크로컨트롤러에 구현될 수 있다.

SPI 통신은 클럭 라인과 데이터 라인의 2 라인만으로 하나의 센서의 데이터를 전달할 수 있도록 구성된다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMA7455L 3축 가속도 센서와 외부 마이크로컨트롤러와의 SPI 연결 회로도로서 MCU에 전원, 접지, 클럭(SPSCK), MOSI(데이터), MISO(데이터), 셀렉트 라인(select line)인 CS의 6개의 연결이 되어 있음을 알 수 있다.

그리고 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MMA7455L 3축 가속도 센서의 SPI 프로토콜 타이밍도이다. 도 14에 도시된 바와 같이, SPI 통신은 4 라인에 의해 구현될 수 있다. 4개의 라인은 MOSI(master-output/slave-input), MISO(master input/slave-output), SS(slave select), SPSCK(SPI serial clock)이다. 데이터의 전송은 SPI 시프트 레지스터(shift register)에 의해 효과적으로 교환 전송됨을 알 수 있다.

상기 가속도센서 일레멘트(212)는 외부 진동에 의한 가속도가 가해지면 이를 커패시턴스(uF/g)값으로 변환하되, 상기 가속도의 크기와 방향에 따라 상기 커패시턴스 값의 크기를 변화하여 출력하게 되며, 이렇게 출력된 커패시턴스 값은 상기 커패시턴스-전압 변환기(213)로 전송된다.

여기서 상기 가속도센서 일레멘트(212)에서 수행되는 커패시턴스 값으로의 변환 과정을 상세히 설명하면, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 가속도센서 일레멘트(212)는 일정 간격으로 두고 이격 설치되는 한 쌍의 고정판(212-1)과 상기 한 쌍의 고정판(212-1) 사이에서 유동 가능하도록 배치되는 유동판(212-2)으로 구성되며, 상기 유동판(212-2)은 외부의 진동에 의한 가속도가 가해지면 가속도의 크기와 방향에 따라 상기 한 쌍의 고정판(212-1) 사이에서 유동하게 된다.

초기 정적 평형 상태에서의 상기 고정판(212-1) 간의 길이는 d0로 동일하기 때문에 C1과 C2의 커패시턴스는 동일하다. 그러나 가속도가 발생하게 되면 상기 유동판(212-2)에 의해 상호 고정판(212-1) 간의 거리에 차이가 발생하여 일측 커패시턴스는 증가하고 타측 커패시턴스는 감소하게 된다. 이러한 커패시턴스의 변화를 통해 가속도의 방향과 크기를 감지하게 되는 것이다.

이때, 정적 평형 상태에서의 C1과 C2의 커패시턴스 값은 아래 수학식 8에 의해 구해질 수 있다.

그리고, 상기 정적 평형 상태에서 왼쪽 방향으로 가속도가 가해졌을 경우 가운데의 유동판(212-2)이 오른쪽으로 움직이게 되므로 상기 C1과 C2의 커패시턴스 값은 아래 수학식 9에 의해 구해질 수 있다.

또한, 상기 C1과 C2의 커패시턴스 값의 변화량은 아래의 수학식 10 및 수학식 11에 의해 각각 구해질 수 있으며, 각각의 커패시턴스 변화는 초기 변위에 비해 진폭변화가 매우 적을 때 선형적으로 근사화될 수 있다.

여기서 ε는 커패시터의 유전율(F/m), A는 커패시터의 면적(m²), d₀는 초기 변위(m) 그리고 Δd는 변위 변화량(m)이다.

상기 커패시턴스-전압 변환기(CVC)(213)는 상기 가속도센서 일레멘트(212)로부터 입력되는 커패시턴스 값을 전압(mV/uF)으로 변환하고, CVC까지의 민감도는 가속도에 따른 전압으로(mV/g) 계산하여 출력한다.

상기 ΣΔ변조기(214)는 상기 CVC에서 출력되는 전압 값을 입력받고, 전압의 크기에 따라 듀티 싸이클이 다른 디지털 신호로 출력하며, 이때 상기 듀티 싸이클의 크기는 전압의 크기로 표현되는 바, 이에 최종 민감도는 mV/g으로 출력된다.

이와 같이 본 실시 예의 MEMS 가속도 센서(211)에서는 C1과 C2의 커패시턴스 값을 통해 진동에 의한 가속도의 크기와 방향을 파악할 수 있으며, 이러한 계측 데이터는 앞서 설명한 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)으로 전송됨으로써 상기 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)의 분석 데이터로서 활용되는 것이다.

한편, 본 발명의 감시수단은 상술한 구성에 의해 분석 및 예측된 지진 발생에 대하여 그 결과값의 기록 및 저장과 모니터링은 물론 알림을 자동으로 수행할 수 있는 운영서버(240)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 운영서버(240)는 다종의 입력 및 출력 인터페이스를 포함하여 설정값의 입력은 물론 외부 기기들과의 데이터 통신이 가능하며, 요청 정보에 따른 응답 결과를 출력하도록 한다. 바람직하게 상기 입력 및 출력 인터페이스는 하나의 기기를 통해 입력과 출력이 가능한 LCD(246)를 포함할 수 있다.

또한 상기 운영서버(240)는 기설정된 기준값 이상의 데이터가 입력되는 경우 경보를 발생시켜 관리자가 인지하도록 함으로써 신속한 대처가 가능하도록 한다. 그리고 결과값의 기록 및 저장을 통해 데이터베이스화된 데이터는 추후 지진발생 후에 배전반(100)에 대한 내진설계 및 운영기준에 중요한 자료로 활용될 수 있다.

이러한 상기 운영서버(240)는 도 9에 도시된 바와 같이 센서 수집부(241)와, 지진 가속도 및 스펙트럼 데이터의 저장 및 계측을 위한 DAQ부(242)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 센서 수집부(241)는 상기 가속도 센서 유닛(210)과 상기 입력 및 출력 인터페이스를 통해 데이터 통신하여 상기 가속도 센서 유닛(210)으로부터 측정된 진동 가속도의 크기와 방향에 대한 데이터를 입력받게 되고, 이를 상기 DAQ부(242)로 송신한다.

그리고 상기 센서 수집부(241)는 전기적 신호에 의해 상기 가속도 센서 유닛(210)을 정량적으로 가진하도록 하고, 그 가진된 진동 출력은 반도체형 센서를 채용함으로서 센서의 고장 여부를 판단하도록 함으로써 센서의 유지, 보수가 용이해질 수 있도록 한다.

상기 DAQ부(242)는 상기 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)과 연계되는 것으로 메모리(243)를 포함하는 바, 상기 센서 수집부(241)로부터 수신된 진동 가속도 데이터를 포함한 결과값은 물론 상기 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)으로부터 상기 가속도 데이터를 기반으로 하여 산출된 최대 지반가속도 및 SI(스펙트럼 강도)를 포함한 지진 감시 이벤트를 기록 및 저장하고, 이러한 결과값을 포함한 지진 감시 이벤트를 관리자의 요청 시 또는 기설정된 시간에 따라 관리자에게 전송하는 결과 산출부(244)를 포함한다.

뿐만 아니라 상기 DAQ부(242)에 의해 관리자에게 제공되는 정보는 상기 최대 지반가속도 및 SI값에 더하여 비교 분석 프로그램에 의한 지진 경보는 물론 자체적인 자기진단 결과를 포함할 수 있다.

일 예로써, 상기 DAQ부(242)는 상기 입력 및 출력 인터페이스를 통해 입력 및 설정된 기준값과 상기 결과 산출부(244)를 통해 출력된 결과값을 비교분석하는 비교분석부(245)를 포함할 수 있다.

상기 비교분석부(245)는 기준값과 상기 결과값을 비교 분석하며, 기준값보다 결과값이 초과할 경우 지진 경보를 구동시키고 그에 따라 알람이 울리도록 하여 현장의 관리자에게 긴급상황을 알림으로써 빠른 대처가 가능하도록 한다.

이와 함께 상기 DAQ부(242)는 상기 지진 경보의 구동 정보, 비교 분석에 따라 상기 결과값이 기준값을 초과하는 시점과 해당 결과값 등을 포함하는 지진발생 정보는 물론 이러한 지진 관련 정보들을 이벤트 데이터로 상기 메모리(243)에 저장하는 바, 이때 상기 결과값이 초과하는 제1시간으로부터 전후 제2시간 동안의 이벤트 데이터를 상기 메모리(243)에 저장하는 것으로 바람직하게는 상기 제2시간은 20초 내지 40초일 수 있다.

또한 상기 DAQ부(242)는 Band-Pass Filler를 내장하여 신호 통과 대역폭을 현장의 각 배전반에 맞게 LCD(246)를 통해 입력할 수 있게 하여, 지진의 고유주파수 부근 대역에서 지진파의 강도와 SI를 연산함으로써 정확도를 높이도록 함이 바람직하다.

그리고 상기 DAQ부(242)는 상기 센서 수집부(241)로부터 수신된 진동 가속도 데이터, 상기 진동 가속도 데이터에 의해 산출된 최대 지반가속도 및 SI값은 물론 과거에 발생했던 지진 파형 등을 상기 LCD(246)를 통해 파형 또는 그래프 또는 도형 등으로 표출하여 관리자가 용이하게 지진 상황을 파악할 수 있도록 한다.

예를 들면, 도 10a 및 도 10b는 결과값이 기준값을 초과하는 진동 가속도의 파형과 그에 따른 응답 스펙트럼 분포를 나타내는 등 상기 LCD(246)를 통해 다양한 형태로 결과값에 대한 정보를 표출할 수 있다.

이때 상기 LCD(246)를 통해 표출되는 파형 또는 그래프 또는 도형 등의 크기는 산출된 최대 지반가속도 및 SI값의 크기에 따라 적합한 단위로 환산하여 표출될 수 있도록 함이 바람직하다.

여기서 상기 DAQ부(241)의 최대 지반가속도 및 SI값에 대한 결과값의 산출 과정은 앞서 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)에서 상세히 설명하였으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상술한 운영서버(240)는 상기 가속도 센서 유닛(210) 및 진동 계측 제어 DAQ 유닛(220)과 각기 독립적으로 분리된 형태로 기재하고 있으나, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니며 상호 구성들이 일체로 결합된 형태로 구성될 수 있음은 당연하다.

뿐만 아니라 상기 운영서버(240)는 도면에 도시된 바 없으나 웹와 연계될 수 있는 웹 서버를 포함할 수 있는 바, 현장의 관리자는 물론 웹페이지 등을 통해 원격의 관리자에게도 지진 발생에 따른 다양한 정보들을 제공할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 앞서 설명한 감시수단과 더불어 지진 발생 시 배전반(100) 내에서 선로 상의 합선 및 단락 등으로 아크가 발생하는 경우 이를 감지하여 관리자에게 아크 발생 정보를 제공할 수 있는 아크 진단 수단(310)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 아크 진단 수단(310)은 배전반(100) 내에서 아크가 주로 발생하는 영역에 다수 개가 배치되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 배전반 내의 부스바, 케이블, 전선간의 접촉부, 단자 접촉부가 해당될 수 있는 것이다.

본 실시 예의 아크 진단 수단(310)은 아크에 의한 전류를 직접적으로 검출하는 것이 아니라 다소 이격된 거리에서 아크에 의해 2차적으로 발생되는 자외선을 검출하도록 구성된다.

상기 아크 진단 수단(310)에 의해 감지되는 아크 발생 정보는 상기 운영서버(240)로 전달될 수 있으며, 상기 운영서버(240)에서는 도면에 도시된 바 없으나, 상기 아크 진단 수단(310)으로부터 전달되는 아크 감지 관련 정보뿐만 아니라 그 온도 등을 실시간으로 디스플레이하도록 한다. 그리고 상기 운영서버(240)에서는 소정 주기내에 얼마나 많은 아크가 발생하면 위험으로 감지하는지 또는 검출 주기 등을 관리자가 직접 설정하기 위한 인터페이스가 구비되어야함이 바람직하다.

또한 상기 운영서버(240)는 상기 아크 정보를 디스플레이함에 있어 아크의 발생 빈도 등을 통해 주의 단계인지 경보 단계인지 아니면 부하 차단 단계인지 명확히 나타내도록 함이 바람직하다.

한편, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 진단 수단의 블록 구성도이다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 진단 수단(310)은 배전반별로 각각 다수 개가 구비될 수 있으며, 배전반(100) 내에서도 다수 개가 구비될 수 있다.

상기 아크 진단 수단(310)은 기존과 달리 아크에 의한 전류 파형을 분석하여 아크를 감지하는 것이 아니라 아크에 의해 발생되는 자외선을 통해 아크의 발생 여부를 검출하도록 구성된다.

기존의 방식에서는 배전반 내부의 고전압에 의한 노이즈로 인해 아크 전류 파형이 왜곡되거나 일그러져 아크의 발생을 정확하게 검지해내지 못하는 문제점이 있었으나, 본 실시 예에 따르면 아크를 직접 검출하는 것이 아니라 아크에 의해 발생되는 특정 파장 대역의 자외선을 2차적으로 검출하도록 구성된다. 이에, 고전압 노이즈에 의해 아크 검출 신호가 왜곡되는 문제가 없어지며, 아크의 발생을 정확하게 검출할 수 있다.

그런데, 태양광에 포함된 자외선이나 조명등에서 방사되는 자외선이 아크 검출에 부작용으로 영향을 끼칠 수 있기 때문에, 아크 자외선만을 검출하고 태양광이나 조명등의 자외선은 차단하도록 구성된다.

이들 자외선은 파장 대역이 다르기 때문에 구별하여 필터링할 수 있다.

태양광이나 조명등의 경우 UVA, UVB의 자외선 대역이 대부분이며, 아크 자외선인 UVC는 발생량이 적거나 오존층에서 걸러진다. 그러므로 아크 자외선은 파장 대역을 통해 정확하게 검출이 가능하다.

이에, 아크 진단 수단(310)은 태양광이나 조명등에서 발생되는 자외선의 파장 대역을 자외선 필터(311a)에 의해 차단함으로써, 태양광의 자외선이나 조명등의 자외선이 아크 발생으로 검지될 수 있는 오류를 미리 차단하도록 구성된다.

이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.

상기 아크 진단 수단(310)은 아크(arc)에 의해 발생되는 자외선을 통해 아크의 발생 여부를 판단하고 판단 결과 소정 기준에 따른 화재 위험이 발생한 경우 알람을 발생하고 알람 정보를 상기 운영서버(240)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.

이에 더하여 상기 아크 진단 수단(310)은 앞서 발생된 자외선에 의해 생성되는 전류를 이용하여 방전 펄스를 생성하고 생성된 방전 펄스에 따른 아크 발생 정보를 생성하여 운영서버(240)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.

상기 운영서버(240)는 아크 진단 수단(310)으로부터 알람 정보 및 아크 발생 정보를 실시간 수신하여 실시간 디스플레이 및 저장하도록 구성될 수 있다.

이하, 아크 진단 수단(310)에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.

상기 아크 진단 수단(310)은 자외선 감지 센서(311), 펄스 생성 모듈(312), 알람 발생 회로 모듈(313), 디지털 신호 처리 모듈(314), 신호 송신 모듈(315)을 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 자외선 감지 센서(311)는 배전반 내에서 아크(Arc)에 의해 발생되는 자외선을 감지하도록 구성될 수 있다. 여기서, 자외선 감지 센서(311)는 자외선 포토 다이오드로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 자외선 감지 센서(311)는 자외선 감지 센서(311)를 감싸는 필름 형태의 자외선 필터(311a)를 더 구비하도록 구성되는 것이 바람직하다.

자외선 필터(311a)는 앞서 설명한 바와 같이 아크에 의해 발생되는 자외선을 통과시켜 자외선 감지 센서(311)의 내부로 입사되도록 구성되는 것으로, 이때 자외선 필터(311a)가 통과시키는 자외선 파장 대역은 210 nm 내지 280 nm로 구성되는 것이 바람직하다.

이에 더하여 상기 자외선 필터(311a)는 자연광이나 조명등에 의한 자외선 파장 대역은 차단시키도록 구성되는 바, 예를 들면, 280 nm 내지 400 nm의 파장 대역을 갖는 자외선은 차단되어 자외선 감지 센서(311) 내부로 입사되지 않도록 구성되는 것이다.

자연광 중 일반적으로 210 nm 내지 280 nm 대역의 자외선은 대개 UV C 대역의 자외선으로서 오존층에 흡수된다. 대기 중에는 210 nm 내지 280 nm 대역의 자외선이 거의 존재하지 않는다고 봐도 무방하다. 자연광의 자외선에 의해 자외선 감지 센서(311)가 동작하면 아크가 발생한 것으로 오판할 수 있으므로, 대기 중의 자연광 자외선은 280 nm 내지 400 nm의 자외선은 차단하도록 하는 것이다.

한편, 조명등 역시 대부분 해당 280 nm 내지 400 nm의 자외선을 방사하므로, 해당 대역의 자외선을 차단하도록 구성되는 것이 오판을 줄일 수 있다.

상기 펄스 생성 모듈(312)은 상기 자외선 감지 센서(311)에서 도통되는 전류에 의해 방전 펄스를 생성하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 펄스 생성 모듈(312)은 저항과 커패시터에 의해 자외선 감지 센서(311)의 전류를 충전하여 펄스 형태로 출력하도록 구성될 수 있다. 이때, 펄스 생성 모듈(312)은 아크의 전압이 크면 클수록 방전 펄스의 개수가 많아지도록 구성되는 것이 바람직하다.

이에, 아크의 전압 크기와 발생 빈도 그리고 소정 주기마다 몇 회의 아크가 발생하는지 모두 파악 가능하다.

한편 상기 알람 발생 회로 모듈(313)은 펄스 생성 모듈(312)에 의해 생성된 방전 펄스를 이용하여 알람을 발생하도록 구성될 수 있다.

이러한 알람은 소정 주기에 기준 횟수 이상의 아크가 발생할 경우 자동으로 생성되도록 구성되는 것이 바람직하다. 연속적인 아크의 발생이 화재나 기타 전기 사고로 이어질 확률이 높기 때문이다.

예를 들어, 알람 발생 회로 모듈(313)은 펄스 생성 모듈(312)에서 생성되어 저장된 방전 펄스의 개수가 소정 주기마다 5개를 넘는지 판단하여 5개를 넘으면 알람을 발생하도록 구성될 수 있다.

상기 디지털 신호 처리 모듈(314)은 상기 펄스 생성 모듈(312)에 의해 생성된 방전 펄스를 입력받아 아크 발생 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 여기서, 아크 발생 정보는 방전 펄스를 분석하여 나온 결과로서, 아크의 발생 빈도, 소정 주기마다 몇 회가 발생하는지 그리고 아크의 전압 크기 등이 될 수 있다.

상기 신호 송신 모듈(315)은 디지털 신호 처리 모듈(314)에서 출력된 아크 발생 정보를 상기 운영서버(240)로 송신하도록 구성될 수 있다.

상기 운영서버(240)에서는 다수의 배전반(100)과 각각에 설치된 다수의 아크 진단 수단(310)으로부터 신호를 수신하여 원격 모니터링하고 신속한 현장 조치 등을 취할 수 있도록 구성된다.

뿐만 아니라 상기 신호 송신 모듈(315)은 알람 발생 회로 모듈(313)에서 발생된 알람을 상기 운영서버(240)로 실시간 송신하도록 구성될 수 있다.

여기서 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 신호 송신 모듈(315)은 RS-485 통신부(315a) 또는 RS-232 통신부(315b)를 포함하도록 구성될 수 있다.

이러한 RS-485 통신부(315a) 또는 RS-232 통신부(315b)는 통신 방식에 있어 다른 통신 방식도 이용될 수 있으나 고주파를 발생하는 여러 다른 무선 방식은 부적합할 수 있기 때문에 아크 진단 수단(310)의 동작 오류를 야기시킬 수 있어 유선 방식 RS-485 또는 RS-232 선로를 이용하도록 하는 것이다.

한편, 상기 펄스 생성 모듈(312)의 세부 구성에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 15을 참조하면, 펄스 생성 모듈(312)은 아크 신호 정형 회로부(312a), 아크 신호 카운트부(312b), 데이터 래치부(313b), 펄스폭 변환 회로부(314b)를 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 아크 신호 정형 회로부(312a)는 상기 자외선 감지 센서(311)에서 생성된 방전 펄스를 정형화하여 출력하도록 구성될 수 있으며, 방전 펄스 자체가 아날로그 신호로서 왜곡이 심하거나 비정형적이므로, 일정 크기 이상의 신호를 클리핑하거나 정형화하여 출력하도록 구성될 수 있다.

상기 아크 신호 카운트부(312b)는 상기 아크 신호 정형 회로부(312a)에서 변환된 방전 펄스의 개수를 소정 주기마다 카운트하도록 구성될 수 있다.

상기 데이터 래치부(312c)는 상기 아크 신호 카운트부(312b)에서 카운트된 방전 펄스의 개수를 저장하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 데이터 래치부(312c)는 소정 주기마다 얼마나 자주 아크가 발생하는지 판단하기 위한 메모리 구성으로, 데이터 래치부(312c)에 저장되는 방전 펄스의 개수를 이용하여 알람 발생 회로 모듈(313)이 알람의 발생 여부를 결정하도록 구성될 수 있다.

상기 펄스폭 변환 회로부(312d)는 상기 아크 신호 정형 회로부(312a)에서 변환된 방전 펄스의 펄스폭을 일정하게 변환하여 디지털 신호 처리 모듈(314)로 출력하도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 디지털 신호 처리 모듈(314)에서는 방전 펄스를 분석하여 다양한 아크 발생 정보를 생성하기 때문에, 아크 신호 정형 회로부(312a)의 방전 펄스의 펄스폭을 일정하게 가공된 상태로 입력받도록 구성된다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 진단 수단에서 검출되는 자외선 파장 대역을 나타내는 그래프이다.

도 16을 참조하면, 상기 아크 진단 수단(310)에서 활용하는 자외선 파장 대역은 UVC 대역의 자외선 파장 대역으로서, 210 nm 내지 280 nm에 해당된다.

다른 UVB 대역이나 UVA 대역의 자외선 파장은 주로 자연광이나 조명등의 자외선에 해당되므로, 아크 진단 수단(310)에 구비된 자외선 필터(311a)를 이용하여 차단된다.

도 17a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반의 아크 진단 수단의 회로도로, 이를 참조하면, 상기 자외선 감지 센서(311)로 짧고 미약한 자외선 영역의 파장 신호는 U2A(LM2904)로 증폭되고 증폭된 신호는 U2B의 컴퍼레이터(comparator)에 구성된 R7, R8의 레퍼런스 레벨보다 더 큰 신호가 들어올 경우에만 로직 변환 신호가 출력되도록 구성된다.

U2B의 출력신호(ARC_INT)는 U3(CPU)에 인터럽트 방식으로 입력되어 카운트되게 되며, 아크로 판별될 경우에는 발생된 아크의 카운트수를 보관하게 된다.

한편, RS-485로 연결된 데이터라인(D+, D-)으로 HMI에서의 호출이 있을때는 U4(RS-485 CONVERTOR)를 통해 U3(CPU)에 호출됨을 알리고 U3는 현재까지 모아둔 아크 발생 유무의 결과를 RS-485 통신 라인으로 전송하게 된다.

또한, R5, R10은 자외선 감지 센서(311)의 아날로그 신호만 필요할 경우에 사용하기 위해 연결된 신호이며, 디지털 신호 처리 모듈(314)의 CPU 모드로 사용할 때에는 제거된다.

HMI 연결 케이블은 4선(V+, GND, D+, D-)으로 연결되며, 다양한 환경에서 MOD-BUS 프로토콜로 구성된 통신 프로그램으로 아크 신호의 상태를 판별할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 아크 신호의 오동작을 방지하기 위해 2가지의 방법으로 보호를 하는데, 그 첫번째는 R7, R8로 이루어진 레퍼런스 레벨로 입력이 미약한 경우는 제외하였으며, 두번째로는 입력된 아크 신호를 카운트하여 최소 5회 이상이 경우에만 아크가 발생한 것으로 판별하도록 하였다.

도 17b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반의 아크 진단 수단의 전원 회로의 회로도로, 이를 설명하면, 외부로부터 공급된 전원은 케이블의 길이에 따라 안정되지 못한 상태이기 때문에, 이 외부 공급 전원을 U5(VOLTAGE REGULATOR)를 통해 센서의 공급 전원이 +5V로 안정적으로 공급되도록 구성하였다.

한편 도 18a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 감지 센서의 회로도이다. 도 18a를 참조하면, 상기 자외선 감지 센서(311) 중에서 자외선 포토 다이오드(UV sensor)를 이용한 회로가 도시되어 있다.

여기에서, 자외선 포토 다이오드는 자외선을 그 양에 비례하는 소전류로 변환하도록 구성되며, 특정 능동 칩 영역(active chip area)에 주어진 광전류(photocurrent)는 다음 수학식 12와 같이 산출될 수 있다.

여기서, lp는 광전류이고, Achip은 능동 칩 영역이고, Schip은 칩의 스펙트럴 감도(spectral sensitivity)이고, Eλ는 UV 광원의 스펙트럴 방사 조도(spectral irrandiance)이다.

상기 자외선 포토 다이오드는 소전류를 생성하며 일반적으로 자외선의 세기에 비례하여 수 nA 정도의 전류 정도를 생성한다.

도 18a의 회로는 트랜스임피던스 증폭기(transimpedance amplifier)의 회로 구성으로서, 이러한 소전류를 적정한 전압으로 변환하는 데 이용되며, 이는 마이크로컨트롤러(microcontroller)의 ADC(analog-to-digital converter)에 의해 전환된다.

연산 증폭기(operational amplifier)는 자외선 포토 다이오드에 의해 생성된 전류를 저항 Rf에 따른 소정의 전압으로 변환하며, 그 출력 전압은 다음 수학식 13의 값이 된다.

도 18b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자외선 감지 센서의 실구성 회로도로서, 자외선 포토 다이오드가 구비된 회로에서 각 수동 소자의 값을 입력하여 실제 동작 가능한 회로를 나타낸다.

도 18b를 참조하면, GUVA-C22SD라는 자외선 포토 다이오드가 이용되고 있다. GUVA-C22SD는 26 nA/UV index의 전류를 전달하며, Rf는 8.2 MΩ, Cf는 10 pF이 이용되고 있다.

결과적으로, 자외선의 감지량에 따라 출력 전압 Vout이 26 nA*4*8.2에 의해 852.8 mV이므로, 자외선 포토 다이오드 GUVA-C22SD는 4 index의 자외선을 감지한다.

한편, 이상적인 연산 증폭기는 존재하지 않으므로, 연산 증폭기는 그 자체의 출력값에 DC 오프셋이 더해진다.

연산 증폭기의 출력 Vout은 다음의 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.

결과적으로, 연산 증폭기는 최소한의 입력 전압 오프셋(Vio)를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 도 18b의 연산증폭기 OA1MPA는 최대 200 ◎의 Vio를 제공하므로 바람직하다고 볼 수 있으며, Vio를 고려할 때, Vout은 26nA * 4 * 8.2MΩ ㅁ 200◎이며, Vout의 범위는 852.6mV에서 853mV로서 234ppm의 오차를 갖는다.

도 18b의 연산 증폭기 OA1MPA는 200 ◎의 최대 오프셋 전압 Vio를 제공하므로 바람직한 소자로 채택되고 있다. 다소 역설적이나, 피드백 저항 Rf의 값이 클수록 SNR(signal-to-noise ratio)이 향상된다. 저항의 잡음은 열잡음(thermal noise)이며, 열잡음 en_Rf는

로 정의되며, 여기서, K는 볼츠만 상수(Boltzmann constant)이고, T는 온도(K)이다.

전체 출력 전류 Vout은 다음의 수학식 15와 같이 표현될 수 있다.

도 18b의 실구성 회로에서는 Vout이 26nA * 4 * 8.2MΩ ㅁ 200◎ ㅁ 10pA 8.2MΩ이 되어 Vout의 범위가 852.5mV 내지 853.1mV가 된다. 여기서, 330ppm의 오차가 발생될 수 있으며, 이는 이론적인 값 234ppm에 필적할 만하다.

도 18c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연산 증폭기의 출력 응답을 나타내는 그래프로, 도 18c를 참조하면, 피드백 커패시턴스 Cf가 10 pF, 피드백 저항 Rf가 8.2 MΩ일 때 소전류 신호에 대한 OA1MPA의 출력 응답이 도시되어 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 중앙 격벽면 2: 격벽면
3: 바닥면 101: 케이블실
102: 모선실 103: 진공차단기실
103a: 스켈레톤(skeleton) 104: 보조실
110: Δ형 평형바(Δ type flat bar)
110a: 보강대
120: 제1 V타입 가새(the first V type brace)
130: 제2 V타입 가새(the second V type brace)
140: 보강판(the first gusset plate)
150: 제2 보강판(the second gusset plate)
210 : 가속도 센서 유닛
220 : 진동 계측제어 DAQ 유닛 230 : 시그널 컨디셔너
240 : 운영서버 310 : 아크 진단 수단

Claims (15)

1. 중앙 격벽면에 의해 전면부와 후면부로 구획되며, 상기 전면부의 하단에 구비되는 케이블실, 상기 케이블실의 상단에 구비되는 모선실, 상기 후면부의 하단에 구비되는 진공차단기실, 상기 진공차단기실의 상단에 구비되는 보조실을 포함하는 배전반에 있어서,
   상기 진공차단기실에 구비되는 스켈레톤(skeleton)에 대하여 상기 중앙 격벽면을 기준으로 대칭되는 형상으로 상기 모선실 및 상기 케이블실에 걸쳐 형성되는 Δ형 평형바;
   상기 모선실과 상기 케이블실 간의 격벽면에 횡방향으로 V자 형태로 구비되는 제1 V타입 가새;
   상기 케이블실의 바닥면에 횡방향으로 V자 형태로 구비되는 제2 V타입 가새; 및
   상기 배전반에 가해지는 진동에 따라 진동 가속도의 크기와 방향을 검출하고 그에 따른 검출 신호를 송신하는 가속도 센서 유닛과, 상기 가속도 센서 유닛에서 송신된 검출 신호를 증폭하여 주파수 대역에 맞는 신호로 변환하는 시그널 컨디셔너 및 상기 시그널 컨디셔너에서 변환된 진동 가속도에 대한 검출신호를 수신하고 이를 가속도 응답 스펙트럼을 이용하여 연산 분석함에 의해 배전반에 가해지는 진동에 따른 최대 가속도 및 응답 스펙트럼 강도(Spectrum Intensity ; SI)를 산출하며 이를 제공하는 진동 계측 제어 DAQ 유닛을 포함하는 감시수단;을 포함하되,
   상기 가속도 센서 유닛은,
   외부 진동에 의한 가속도의 크기와 방향성을 커패시턴스 값을 변환하여 출력하는 가속도 센서 일레멘트;
   상기 가속도 센서 일레멘트로부터 출력되는 커패시턴스 값을 전압값으로 변환하여 출력하는 커패시턴스-전압 변환기; 및
   상기 커패시턴스-전압 변환기에서 출력되는 전압값을 입력받아 전압의 크기에 따라 듀티 싸이클이 다른 디지털 신호로 출력하는 ΣΔ변조기;로 구성되는 MEMS(micro electro mechanical systems) 가속도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 V타입 가새의 양 끝단이 각각 상기 Δ형 평형바에 결합하도록 하기 위해 상기 제1 V타입 가새의 양 끝단과 각각 볼트-너트 결합을 하는 한 쌍의 제1 보강판을 더 구비하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 V타입 가새의 양 끝단과 상기 한 쌍의 제1 보강판은,
   각각 볼트와 너트 사이에 중첩되어 결합되며, 상기 볼트와 상기 제1 보강판 간에는 평와샤, 스프링와샤 및 평와샤가 삽입된 형태로 결합되고 상기 너트와 상기 제1 V타입 가새 간에는 평와샤, 스프링와샤 및 평와샤가 삽입된 형태로 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 V타입 가새의 양 끝단이 각각 상기 Δ형 평형바에 결합하도록 하기 위해 상기 제2 V타입 가새의 양 끝단과 각각 볼트-너트 결합을 하는 한 쌍의 제2 보강판을 더 구비하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 V타입 가새의 양 끝단과 상기 한 쌍의 제2 보강판은,
   각각 볼트와 너트 사이에 중첩되어 결합되며, 상기 볼트와 상기 제2 보강판 간에는 평와샤, 스프링와샤 및 평와샤가 삽입된 형태로 결합되고 상기 너트와 상기 제2 V타입 가새 간에는 평와샤, 스프링와샤 및 평와샤가 삽입된 형태로 결합되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,
   상기 가속도 센서 일레멘트는,
   일정 간격으로 두고 이격 설치되는 한 쌍의 고정판과 상기 한 쌍의 고정판 사이에서 유동 가능하도록 배치되는 유동판으로 구성되어 초기 정적 평형 상태에서 유동판과 각 고정판 사이에 기준 커패시턴스 값을 가지며, 외부 진동에 따른 가속도가 부여되면 상기 유동판이 어느 일 방향으로 유동됨에 따라 상기 기준 커패시턴스 값이 변화하여 가속도의 크기와 방향에 대응하는 커패시턴스 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 가속도 센서 유닛은,
    패럴랙스(parallax)사의 MMA7455L 3축 가속도 센서로서 SPI 통신에 의해 상기 검출 신호를 상기 시그널 컨디셔너로 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 감시수단은,
    검출된 진동 가속도 데이터를 포함한 결과값과 출력된 최대 가속도 및 스펙트럼 강도(Spectrum Intensity ; SI)를 포함한 지진 감시 이벤트를 기록 및 저장하고 이를 모니터링하며, 기설정된 기준값과 상기 결과값을 비교 분석하여 결과값이 기준값을 초과하는 경우 지진 경보를 출력하도록 하는 운영서버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 배전반 내에서 아크(arc)에 의해 발생되는 자외선을 통해 아크의 발생 여부를 판단하고 판단 결과 소정 기준에 따른 화재 위험이 발생한 경우 알람을 발생하고 알람 정보를 실시간 송신하며, 상기 발생된 자외선에 의해 생성되는 전류를 이용하여 방전 펄스를 생성하고 생성된 방전 펄스에 따른 아크 발생 정보를 생성하여 실시간 송신하는 아크 진단 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 아크 진단 수단은,
    아크(Arc)에 의해 발생되는 자외선을 감지하는 자외선 감지 센서;
    상기 자외선 감지 센서에 의해 감지된 자외선에 의해 방전 펄스를 생성하는 펄스 생성 모듈;
    상기 펄스 생성 모듈에 의해 생성된 방전 펄스를 이용하여 알람을 발생하는 알람 발생 회로 모듈;
    상기 펄스 생성 모듈에 의해 생성된 방전 펄스를 입력받아 아크 발생 정보를 출력하는 디지털 신호 처리 모듈; 및
    상기 디지털 신호 처리 모듈에서 출력된 아크 발생 정보를 송신하는 신호 송신 모듈;을 포함하며,
    상기 펄스 생성 모듈은,
    상기 생성된 방전 펄스를 정형화하여 출력하는 아크 신호 정형 회로부;
    상기 아크 신호 정형 회로부에서 변환된 방전 펄스의 개수를 소정 주기마다 카운트하는 아크 신호 카운트부; 및
    상기 아크 신호 카운트부에서 카운트된 방전 펄스의 개수를 저장하는 데이터 래치부;를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 펄스 생성 모듈은,
    상기 아크 신호 정형 회로부에서 변환된 방전 펄스의 펄스폭을 일정하게 변환하여 출력하는 펄스폭 변환 회로부;를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 알람 발생 회로 모듈은,
    상기 데이터 래치부에 저장된 방전 펄스의 개수가 소정 주기마다 5개를 넘는지 판단하여 5개를 넘으면 알람을 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이스와 평형바를 적용한 지진 감시기능의 내진형 배전반.

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