KR101773807B1

KR101773807B1 - Hemp 방호용 전원 필터

Info

Publication number: KR101773807B1
Application number: KR1020160043719A
Authority: KR
Inventors: 진정희
Original assignee: (주)한국전자파연구소
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2017-09-04

Abstract

본 발명 HEMP 방호용 전원 필터는 전자 장비의 전원부에 연결되는 입력부와 외부로부터 유입되는 과전압과 써지로부터 보호하는 MOV부와 입력 전압과 출력 전압을 분리하여 2개의 권선 방식으로 제작하여 1차와 2차 권선 간의 절연을 확보하도록 하며 누설 전류에 의한 누전 차단기의 오동작을 방지하고 전원에 대한 전자파 노이즈를 감쇄시키는 복권식 트랜스부와 외부로부터 유입되는 HEM를 필터링하여 전자 장비를 보호하는 필터부와 필터부에 연결되는 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

HEMP 방호용 전원 필터{Power Line Filter to Prevent HEMP}

일반적으로 고고도 전자파 펄스(High Altitude ElectricMagnetic Fulse)는 핵 폭발과 같은 강력한 폭발에 의하여 발생하는 50 Kv/m 수준의 전자파 펄스를 나타내는 것으로 핵폭발 시 수반되는 감마선이 주된 원인이다. 또한 상기 HEMP는 모든 전기, 전자장비에 영향을 미칠 수 있으며 특히 군 지휘계통 시설과 국가 핵심 시설, 교통망 및 발전시설 등에 치명적 영향을 미칠 수 있는 것으로 본 발명은 상기와 같은 HEMP가 국가 주요 보안 시설이나 기간 시설의 전자 장비의 전원을 통하여 침투하였을 때 전자 장비를 보호하기 위한 것이다.

본 발명과 관련된 종래의 기술은 대한민국 등록 특허 제10-1572500호(2015. 12. 03. 공고)에 개시되어 있는 것이다. 도 1은 상기 종래의 고출력 전자기 펄스 방호용 전원 라인 필터의 구성도이다. 상기도 1에서 종래의 고출력 전자기 펄스 방호용 전원 라인 필터는 육면체 형상의 바디 케이스(110)와 다수의 금속바(120) 및 바디 케이스(110)의 수용공간에 착탈가능하게 결합되는 필터링 모듈(130)을 포함하여 구성되는 것이다. 또한 상기 바디 케이스(110)의 상부에는 다수의 개구부(111)가 형성되어, 필터링 모듈(130)의 수용공간을 형성한다. 또한 바디케이스(110)는 금속재, 바람직하게는 알루미늄 재질로 형성된다. 또한 다수의 금속바(120)는 바람직하게는 동 재질로 된 길다란 바 형상으로 바디 [0022] 케이스(110)를 관통하여 배치되며 금속바(120)의 양단은 바디 케이스(110)의 외측으로 노출된다. 다수의 금속바(120)는 바람직하게 3개로 형성되며, 전원라인의 전압선(Live line)이 연결되는 제1 금속바(121), 전원라인의 중성선(Neutral line)이 연결되는 제2 금속바(122), 전원라인의 접지선(Ground line)이 연결되는 제3 금속바(123)를 포함한다. 각 금속바들의 양단에는 볼트홈이 형성되어 전원라인의 각 선들이 피복이 제거된 상태에서 볼트로 각 금속바들의 단부에 결합되어 전원라인의 각 선들이 각각의 금속바와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한 바디 케이스(110)의 개구부(111)로 노출되는 각 금속바들의 상부에는 필터링 모듈(130)과의 결합을 위해 결합소켓 또는 결합홈이 형성된다. 특히 접지선이 연결되는 제3 금속바(123) 상부에 결합홈이 형성되어 필터링 모듈(130)이 제3 금속바(123)와 볼트 결합될 수 있어, 결합소켓에 의한 경우보다 견고한 결합이 가능하다. 필요에 따라 결합소켓들도 결합홈으로 대치하여 형성할 수도 있을 것이다. 금속재로 형성되는 바디 케이스(110)와의 단락 방지를 위해 제1 금속바(121) 및 제2 금속바(122)의 하부 및 측면에는 절연재가 결합되는 것이 바람직하다. 다만 제1 금속바(121) 및 제2 금속바(122)의 양단의 노출부위에는 단락의 우려가 없으므로, 절연재가 결합되지 않아도 무방하다. 필터링 모듈(130)은 바디 케이스(110)의 개구부(111)를 통해 착탈 가능하게 결합되는 것으로, 내부에 서지 보호회로가 내장되어 있으며, 개구부(111)에 대응하도록 직육면체 형상으로 형성된다. 다만, 상부 표면은 플랜지가 형성되어 바디 케이스(110)의 개구부(111)에 삽입 시 바디 케이스(110) 상부에 걸려 지지될 수 있도록 형성됨이 바람직하겠다. 또한 제3 금속바(123)와 볼트 결합될 수 있도록 관통홀(131)이 형성되어, 필터링 모듈(130)을 관통하여 삽입되는 볼트(B)에 의하여 필터링 모듈(130)과 제3 금속바(123)가 전기적으로 연결될 수 있다. 필터링 모듈(130)의 배면에는 제1 금속바(121) 및 제2 금속바(122)에 형성된 결합소켓과 결합할 수 있는 2개의 결합돌기(132)가 대응하는 위치에 형성된다. 나아가 금속재로 형성되는 접지연결부(134)가 더 구비되어 접지선이 연결되는 제3 금속바(123)와의 접촉 영역을 넓힐 수 있다. 또한 필터링 모듈(120)의 상면에는 필터링 모듈(132)이 정상 작동하고 있는지를 육안으로 확인할 수 있도록 LED램프(132)가 구비되어, 필터링 모듈(120)이 손상되어 전류가 흐르지 않는 경우 작동되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성된 필터링 모듈(130)은 결합돌기(132)를 제1 금속바(121) 및 제2 금속바(122)의 결합소켓에 결합시키고, 관통홀(131)을 통해 볼트(Bolt)를 삽입하여 결합홈과 볼트 결합함으로써, 착탈 가능하게 바디 케이스(110)에 결합될 수 있게 된다. 결합소켓에 삽입되는 결합돌기(132)는 제1 금속바(121) 및 제2 금속바(122)를 필터링 모듈(130)과 전기적으로 연결시키며, 관통홀(131)을 통해 삽입되는 볼트는 필터링 모듈(130)과 제3 금속바(123)를 전기적으로 연결시키게 되는 것이다.

상기와 같은 종래의 고출력 전자기 펄스 방호용 전원 라인 필터는 구성이 복잡하고 크기가 크며 오동작의 가능성이 있는 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 전원에 대한 누전 차단기의 오 동작을 방지하고 노이즈 특성을 감쇄시키며 과전압을 보호할 수 있는 HEMP 방호 필터를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터는 전자 장비의 전원부에 연결되는 입력부와 외부로부터 유입되는 과전압과 써지로부터 보호하는 MOV부와 입력 전압과 출력 전압을 분리하여 2개의 권선 방식으로 제작하여 1차와 2차 권선 간의 절연을 확보하도록 하며 누설 전류에 의한 누전 차단기의 오동작을 방지하고 전원에 대한 전자파 노이즈를 감쇄시키는 복권식 트랜스부와 외부로부터 유입되는 HEMP를 필터링하여 전자 장비를 보호하는 필터부와 필터부에 연결되는 출력부로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터는 누전 차단기의 오동작을 방지할 수 있으며 전자파 노이즈를 감쇄할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명의 다른 효과는 시설 장비의 외부에서 간단히 장착할 수 있는 효과가 있으며 구성이 간단하고 크기가 작아서 사용하기 편리한 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 고출력 전자기 펄스 방호용 전원 라인 필터의 구성도,
도 2는 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터 사시 구성도,
도 3은 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터 내부 배치 구성도,
도 4는 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터 블록 구성도,
도 5는 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터 회로 구성도,
도 6은 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터의 PCI 시험 결과표,
도 7 내지 도 8은 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터의 삽입 손실 결과표이다.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터를 도 2 내지 도 8을 기초로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터 사시 구성도이다. 상기도 2에서 는 본 발명 HEMP 방호용 필터 후부를 나타내는 도이고 (b)는 HEMP 방호용 필터 사시도를 나타내는 것으로 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터(300)는 시설 장비의 전원부 외부에 장착할 수 있는 것으로 전원부 외부에 장착하기 위한 몸체부(10)의 양측에 구성된 4개소의 브라켓(20)과, 몸체부의 일측에 구성된 2개의 MOV로 구성된 MOV부(40)와, 상기 MOV 사이에 구성되는 전원 입력부에 연결되는 입력 도파관으로 구성된 입력부(30)와, 상기 MOV에 연결되는 복권식 트렌스부(50)와, 상기 복권식 트렌스 부에 연결되는 필터부(60)와 상기 몸체부 타측 일측에 구성되는 출력 도파관으로 이루어진 출력부(70)로 구성된 것임을 나타내고 있는 것이다.

도 3은 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터 내부 배치 구성도이다. 상기도 3에서 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터(300)는 몸체부(10) 일측에 2개의 MOV(40) 가 배치되며, 상기 MOV(Metal Oxide Varistor) 사이에 입력부(30)가 구성되고 상기 입력부의 타측에는 복권식 트렌스부(50)가 설치되는 것이고, 상기 복권식 트렌스부의 타측으로 필터부(60)가 배치되는 구조임을 나타내고 있는 것이다.

도 4는 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터 블록 구성도이다. 상기도 4에서 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터는 전자 장비의 전원부에 연결되는 입력부(30)와 외부로부터 유입되는 과전압과 써지로부터 보호하는 MOV부(40)와 입력 전압과 출력 전압을 분리하여 2개의 권선 방식으로 제작하여 1차와 2차 권선 간의 절연을 확보하도록 하며 누설 전류에 의한 누전 차단기의 오동작을 방지하고 전원에 대한 전자파 노이즈를 감쇄시키는 복권식 트랜스부(50)와 외부로부터 유입되는 HEM를 필터링하여 전자 장비를 보호하는 필터부(60)와 필터부에 연결되는 출력부(70)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

도 5는 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터 회로 구성도이다. 상기도 5에서 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터는 입력부(30)와, 상기 입력부에 MOV1(40-1)와 MOV2(40-2)가 직렬로 연결되고 MOV1(40-1)과 MOV2(40-2) 사이가 그라운드에 접지되는 MOV부(40)와, 상기 MOV부에 체결되는 복권식 트렌스부(50)와, 상기 복권식 트렌스부의 양단에 직렬로 각각 체결되는 3단자 캐패시터(61-1, 61-2)와, 상기 3단자 캐패시터(61-1, 61-2)에 각각 체결되는 CM(Common Mode) 초코 코일(63)과, 상기 CM 초코 코일(63)에 병렬 형태로 체결되며 그라운드에 접지되는 2개의 Y 캐패시터(65-1, 65-2)와, 상기 2개의 Y 캐패시터(65-1, 65-2) 양단에 직렬 형태로 각각 체결되는 DM(Differential Mode) 초코 코일(67-1, 67-2)과, 상기 DM 초코 코일에 병열 형태로 체결되고 그라운드에 접지되는 2개의 Y 캐패시터(69-1, 69-2)와 상기 Y 캐패시터(69-1, 69-2)의 양단에 직렬 형태로 체결되는 CM 초코 코일(64)과, 상기 CM 초코 코일(64) 양단에 직렬 형태로 체결되는 각각의 3단자 캐패시터(66-1, 66-2)로 이루어진 필터부(60) 및 상기 3단자 캐패시터(66-1, 66-2)에 체결되는 출력부(70)로 구성된 것임을 나타내고 있는 것이다.

도 6은 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터의 PCI 시험 결과표이다. 상기도 6에서 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터의 PCI 시험은 각 2.5KA, 500A 인가 시 잔류 전류가 10A 이하로서 결과는 만족할만한 수준임을 알 수 있는 것이다.

도 7 내지 도 8은 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터의 삽입 손실 결과표이다. 상기도 7 내지 8에서 본 발명 HEMP 방호용 전원 필터의 삽입 손실은 10KHz에서 20dB 이하이고, 10MHz에서 80dB이하이며, 1GHz ~ 18GHz 범위에서 80dB 이하로 확인되어 규격에 적합한 것임을 확인할 수 있었던 것이다.

10 : 몸체부, 20 : 브라켓,
30 : 입력부, 40 : MOV부,
50 : 복권식 트렌스부, 60 : 필터부,
70 : 출력부

Claims

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기간시설이나 군사 시설의 전자 장비 전원부에 설치되어 HEMP를 방호하는 HEMP 방호용 전원용 필터에 있어서,
상기 전자 장비 전원부에 설치되어 HEMP를 방호하는 EMP 방호용 전원용 필터는,
전자 장비의 전원부 외부에 장착할 수 있는 것으로 전원부 외부에 장착하기 위한 몸체부(10)의 양측에 구성된 4개소의 브라켓(20)과;
MOV 사이에 구성되는 전자 장비 전원부의 전원 입력부에 연결되는 입력 도파관으로 구성된 입력부(30)와;
외부로부터 유입되는 과전압과 써지로부터 전자 장비를 보호하는 것으로 상기 입력부에 MOV1(40-1)와 MOV2(40-2)가 직렬로 연결되고 MOV1(40-1)과 MOV2(40-2) 사이가 그라운드에 접지되는 MOV부(40)와;
상기 MOV부에 체결되는 것으로 입력전압과 출력전압을 분리하여 2개의 권선 방식으로 제작하여 1차와 2차 권선 간의 절연을 확보하도록 하며 누설 전류에 의한 누전 차단기의 오동작을 방지하고 전원에 대한 전자파 노이즈를 감쇄시키는 복권식 트렌스부(50)와;
외부로부터 유입되는 HEM을 필터링하여 전자 장비를 보호하는 것으로 상기 복권식 트렌스부의 양단에 직렬로 각각 체결되는 3단자 캐패시터(61-1, 61-2)와, 상기 3단자 캐패시터(61-1, 61-2)에 각각 체결되는 CM(Common Mode) 초코 코일(63)과, 상기 CM 초코 코일(63)에 병렬 형태로 체결되며 그라운드에 접지되는 2개의 Y 캐패시터(65-1, 65-2)와, 상기 2개의 Y 캐패시터(65-1, 65-2) 양단에 직렬 형태로 각각 체결되는 DM(Differential Mode) 초코 코일(67-1, 67-2)과, 상기 DM 초코 코일에 병열 형태로 체결되고 그라운드에 접지되는 2개의 Y 캐패시터(69-1, 69-2)와 상기 Y 캐패시터(69-1, 69-2)의 양단에 직렬 형태로 체결되는 CM 초코 코일(64)과, 상기 CM 초코 코일(64) 양단에 직렬 형태로 체결되는 각각의 3단자 캐패시터(66-1, 66-2)로 구성된 필터부(60);
및 상기 3단자 캐패시터(66-1, 66-2)에 체결되는 출력부(70)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자 장비 전원부에 설치되어 HEMP를 방호하는 EMP 방호용 전원용 필터.
제5항에 있어서,
상기 출력부는,
상기 몸체부 타측 일측에 구성되는 출력 도파관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 장비 전원부에 설치되어 HEMP를 방호하는 EMP 방호용 전원용 필터.