KR101876632B1 - 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법 및 장치 - Google Patents
원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법이 제공된다. 방법은, 검증 대상 부품에 부가된 식별자 정보로부터 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집하는 단계와, 검증 정보 데이터베이스로부터 앞서 식별된 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 수신하는 단계, 물리적 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 표시하고 검증 실시자로부터 물리적 특성의 합격 확인을 입력받는 물리적 특성 검증 단계 및 성능 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 기반으로 검증 대상 부품의 성능 특성에 대한 합격 여부를 결정하는 성능 특성 검증 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 평가자의 경험 및 숙련도와 상관없이 동일한 검증 결과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 원자력 발전소 일반규격품 품질 검증에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 커패시터의 품질을 검증하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 일반규격품 품질 검증 (Commercial Grade Item Dedication, CGID) 은 일반산업규격에 의하여 제작된 일반규격품이 원자력 품질보증프로그램 (10CFR50 App. B) 하에서 설계, 제작 및 공급되어야 하는 원자력발전소의 안전성관련 기기나 부품을 대신하여 안전 기능을 원활히 수행할 수 있음을 확인하는 일련의 수락과정으로 기술평가 (Technical Evaluation) 및 적합성 확인과정(Acceptance Process)으로 구분한다.
CGID의 핵심인 기술평가는 대상품목이 안전성등급 (Q등급) 기기의 안전기능을 원활히 수행함을 합리적으로 보증하기 위해 설비특성 분석, 설계 필수특성 분석, 운전 환경에 대해 신뢰할 만한 안전기능분석 및 고장유형분석 (FMEA) 에 대한 영향평가 등을 통해 검증 필수특성 및 합격기준을 선정한다. 대부분 기술평가에서 도출된 검증 필수특성은 시험 및 검사 등 한가지 이상 방법으로 적합성을 확인한다.
일반규격품을 원자력 안전성 등급으로 대체하기 위한 기술평가 항목 및 합격기준은 평가자의 경험 및 숙련도에 따라 적절성 여부가 결정된다. 특히 일반규격품에 대한 대체품목으로의 검증 경험이 없는 경우 적절한 표준에 맞는지 보장할 수 없다. 대체품 검증에 대한 필수특성별 평가항목, 측정방법 및 측정기준 등의 결정은 원자력발전소 안전성 품목으로 대체 사용하기 위한 중요한 속성으로 원자력발전소 안전성에 중요한 영향을 미치게 된다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 평가자의 경험 및 숙련도와 상관없이 동일한 검증 결과가 나올 수 있는 원자력 발전소 안정성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반 규격품 커패시터의 품질 검증 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 평가자의 경험 및 숙련도와 상관없이 동일한 검증 결과가 나올 수 있는 원자력 발전소 안정성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반 규격품 커패시터의 품질 검증 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반 규격품 커패시터의 품질 검증 방법은, 검증 대상 부품에 부가된 식별자 정보로부터 상기 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집하는 단계; 검증 정보 데이터베이스로부터 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 수신하는 단계로서, 상기 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보는 형상 및 치수에 관한 물리적 특성과 성능 특성에 대해 각각 수신되는, 상기 정보를 수신하는 단계; 상기 물리적 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 표시하고 검증 실시자로부터 물리적 특성의 합격 확인을 입력받는 물리적 특성 검증 단계; 및 상기 성능 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 기반으로 상기 검증 대상 부품의 성능 특성에 대한 합격 여부를 결정하는 성능 특성 검증 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 방법은 원자력 발전소 안정성 등급 기기에 사용될 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 정상운전, 비정상운전 및 사고조건 상태에서 전기 1 급 (Class 1E) 기기의 전원공급장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 적절히 수행할 수 있는지를 검증하기 위한 것이다.
일 측면에 따르면, 상기 물리적 특성 검증 단계는, 검증 실시자가 인지할 수 있도록 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 제작사에서 제공하는 제품 설명서에 기술된 상기 커패시터의 형상, 치수와 적정 측정 장비 및 합격 기준 확인 방법을 표시부에 표시하는 단계; 및 상기 검증 실시자로부터 상기 검증 대상 부품이 상기 물리적 특성의 적합성 확인 기준을 만족함을 나타내는 검증 합격 확인을 입력받는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 성능 특성에 대한 검증 필수 특성은 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 성능 특성 검증 단계는, 상기 검증 대상 부품의 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 획득하는 단계; 및 상기 획득된 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값이 상기 검증 정보 데이터베이스로부터 수신한 적합성 확인기준의 범위 이내일 경우 상기 검증 대상 부품의 성능 특성이 합격임을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 획득하는 단계는, 검증 필수 특성이 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수임을 표시부에 표시하고, 상기 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 각각의 측정 방법 및 조건을 표시부에 표시하는 단계; 및 검증 실시자로부터 상기 측정 방법 및 조건에 따른 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 입력받는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치는, 검증 대상 부품에 부가된 식별자 정보로부터 상기 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집하는 식별부; 검증 정보 데이터베이스로부터 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 수신하는 수신부로서, 상기 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보는 형상 및 치수에 관한 물리적 특성과 성능 특성에 대해 각각 수신되는, 상기 수신부; 상기 물리적 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 표시하는 표시부; 검증 실시자로부터 물리적 특성의 합격 확인을 입력받는 입력부; 및 상기 성능 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 기반으로 상기 검증 대상 부품의 성능 특성에 대한 합격 여부를 결정하는 검증부를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 장치는 원자력 발전소 안정성 등급 기기에 사용될 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 정상운전, 비정상운전 및 사고조건 상태에서 전기 1 급 (Class 1E) 기기의 전원공급장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 적절히 수행할 수 있는지를 검증할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 표시부는 검증 실시자가 인지할 수 있도록 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 제작사에서 제공하는 제품 설명서에 기술된 상기 커패시터의 형상, 치수와 적정 측정 장비 및 합격 기준 확인 방법을 더 표시하고, 상기 입력부는 상기 검증 실시자로부터 상기 검증 대상 부품이 상기 물리적 특성의 적합성 확인 기준을 만족함을 나타내는 검증 합격 확인을 더 입력받을 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 성능 특성에 대한 검증 필수 특성은 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 검증부는, 상기 검증 대상 부품의 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 획득하고, 상기 획득된 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값이 상기 검증 정보 데이터베이스로부터 수신한 적합성 확인기준의 범위 이내일 경우 상기 검증 대상 부품의 성능 특성이 합격임을 결정할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 표시부는 검증 필수 특성이 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수임을 더 표시하고, 상기 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 각각의 측정 방법 및 조건을 더 표시하고, 상기 입력부는 검증 실시자로부터 상기 측정 방법 및 조건에 따른 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 입력받아 상기 검증부로 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증을 위한 명령어들을 저장하는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는, 상기 컴퓨터에 포함된 프로세서로 하여금, 검증 대상 부품에 부가된 식별자 정보로부터 상기 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집하도록 하기 위한 명령어; 검증 정보 데이터베이스로부터 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 수신하도록 하기 위한 명령어로서, 상기 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보는 형상 및 치수에 관한 물리적 특성과 성능 특성에 대해 각각 수신되는, 상기 정보를 수신하도록 하기 위한 명령어; 상기 물리적 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 표시하고 검증 실시자로부터 물리적 특성의 합격 확인을 입력받도록 하기 위한 명령어; 및 상기 성능 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 기반으로 상기 검증 대상 부품의 성능 특성에 대한 합격 여부를 결정하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안정성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반 규격품 커패시터의 품질 검증 방법 및 장치에 따르면, 평가자의 경험 및 숙련도와 상관없이 동일한 검증 결과가 나올 수 있는 원자력 발전소 안정성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반 규격품 커패시터의 품질 검증을 수행할 수 있다.
따라서, 원자력 발전소 안정성 등급 기기에 사용될 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 정상운전, 비정상운전 및 사고조건 상태에서 전기 1 급 (Class 1E) 기기의 전원공급장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 적절히 수행할 수 있는지를 검증하는 것이 가능하다.
또한, CGID 수행을 위해서는 가장 중요한 표준화된 기술 기준으로서 원자력 안전등급 기기에 대한 일반규격품 검증업무를 효율적으로 적용할 수 있는 장점이 있으며, CGID 수행을 준비하는 기관 및 신규 평가자에게 적용할 경우 대체품의 품질을 확보하고, 빠르고 안정적으로 CGID 를 수행할 수 있다. 나아가, 원자력 발전소 안전등급 예비품 동종업종에 적용할 경우 기술력을 높여 통일성 있고 신뢰성이 확보된 성과물을 창출할 수 있어 원자력발전소 안전성 등급 정비자재의 품질확보 및 안정적인 공급이 가능한 장점이 있다.
도 1 은 전해 커패시터의 구조를 나타낸다.
도 2 는 커패시터의 충전 및 방전을 나타낸다.
도 3 은 정류 회로를 나타낸다.
도 4 는 지연 회로를 나타낸다.
도 5 는 로우 패스 필터 (Low-Pass Filter) 를 나타낸다.
도 6 은 하이 패스 필터 (Hi-Pass Filter) 를 나타낸다.
도 7 은 CU 시리즈의 외형을 나타낸다.
도 8 은 CU 시리즈의 외형도를 나타낸다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법의 흐름도이다.
도 10 은 도 9 의 물리적 특성 검증 단계의 상세 흐름도이다.
도 11 은 도 9 의 성능 특성 검증 단계의 상세 흐름도이다.
도 12 는 도 11 의 획득 단계의 상세 흐름도이다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는 커패시터의 충전 및 방전을 나타낸다.
도 3 은 정류 회로를 나타낸다.
도 4 는 지연 회로를 나타낸다.
도 5 는 로우 패스 필터 (Low-Pass Filter) 를 나타낸다.
도 6 은 하이 패스 필터 (Hi-Pass Filter) 를 나타낸다.
도 7 은 CU 시리즈의 외형을 나타낸다.
도 8 은 CU 시리즈의 외형도를 나타낸다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법의 흐름도이다.
도 10 은 도 9 의 물리적 특성 검증 단계의 상세 흐름도이다.
도 11 은 도 9 의 성능 특성 검증 단계의 상세 흐름도이다.
도 12 는 도 11 의 획득 단계의 상세 흐름도이다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
제 1, 제 2 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 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 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 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명은 일반규격품을 원자력발전소 안전성등급으로 대체할 수 있는지 여부를 평가하기 위한 것이다. 이러한 평가 방법론은 품목에 대한 정의, 기술평가 (기기의 안전기능, 고장모드영향분석 (FMEA), 기기검증평가), 설계 필수특성, 합격판정 필수특성, 검사 및 시험절차를 포함할 수 있다. 방법론에 포함된 각각의 항목들은 각 단계에서 순차적으로 평가되고 데이터베이스화 될 수 있다. 기술평가, 설계필수특성 및 합격판정 기준은 하나 이상의 평가항목을 포함한다. 특히 필수특성은 설계문서, 제조사 정보, 관련 규격정보에서 취한 데이터가 포함될 수 있으며 검사 및 시험 항목은 설계 필수특성에서 취한 합격판정기준에 적합함을 평가하기 위해 하나 이상의 시험항목으로 구성될 수 있다.
본 발명자들은 원자력발전소 안전성 품목으로 대체 사용하기 위한 일반규격품에 대해 품목의 식별, 물리적 형상, 성능특성 및 필수특성 등 평가 요소 결정에 따라 대체품에 대한 검증 품질 및 평가의 유효성이 결정됨을 인식하였다. 따라서, 각 속성별 허용기준 및 합격기준에 대한 표준을 작성하여 평가자의 경험 및 숙련도와 별개로 동일한 검증 결과가 나와야 한다는 것을 인식하고 일반규격품에 대한 안전성 등급으로 사용하기 위한 식별방법, 물리적 형상 측정방법, 설계특성 도출방법, 설계 필수특성 및 합격기준 선정 등을 도출하였다.
일반규격품에 대한 안전성품목으로 대체사용하기 위한 식별정보가 제공되고 있다. 이 방법은 적어도 하나의 품목과 관련된 제작사, 모델명, 정격(정격전압, 정전용량, 최대사용온도 등) 등을 수집하는 단계를 포함한다. 제작사, 모델명, 정격들에 대한 하나이상의 고유 식별정보 및 데이터를 필수특성으로 포함한다. 식별된 하나이상의 속성(Properties)이 데이터베이스에 저장될 수 있다. 식별정보 및 데이터를 근거로 제품 및/또는 포장 박스에 식별자(ID) 정보가 부가될 수 있다. 상기 속성들을 포함한 하나이상의 형상정보 및 치수 데이터에 대한 물리적 속성들은 문서화되고 시험 및 검사 기록지에 기록할 수 있으며, 데이터베이스화될 수 있다.
일반규격품을 안전성등급 품목으로 대체사용하기 위한 안전기능 평가에 있어서, 원자력 안전성등급 기기에 사용할 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 정상운전, 비정상운전, 사고조건 상태에서 전기 1급(Class 1E) 기기의 전원 공급 장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드 등에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 적절히 수행할 것인지 여부가 최종안전성평가보고서 및 설계기준 데이터 등 적어도 하나이상의 기준 및 품목의 기능에 의한 평가를 통해 안전기능으로서 검증될 수 있다.
커패시터의 안전기능을 고려한 고장모드 영향분석에 있어서, 커패시터의 내부회로 과전압, 열화, 부식 등 하나이상의 고장원인에 따른 고장모드 분류 및 영향분석을 통해 커패시터의 누설전류 및 정전용량 등 하나이상의 필수속성들을 평가할 수 있다.
커패시터의 기기검증평가에 있어서는, 일반규격품을 안전성 등급품목으로 대체사용하기 위해 동일품 (Like-for-Like Item) 을 제외한 대체품 (Alternated Item) 을 온화한 환경 (Mild Environment) 과 가혹한 환경 (Harsh Environment) 으로 구분하여 내환경검증(EQ) 평가를 고려하고, 커패시터의 설계 및 설치 조건들 중 하나 이상을 고려한 내진검증(SQ) 평가를 고려하며, 커패시터의 전자파 적합성 검증 (EMC) 평가 수행여부를 확인할 수 있다.
커패시터의 설계 필수 특성은 식별정보, 물리적 특성, 성능특성으로 분류할 수 있고, 식별 정보는 제작사, 모델명 등 하나이상의 속성을 확인한다. 물리적 특성은 제품의 외형과 치수 데이터 등을 제품설명서 및 도면으로부터 확인할 수 있다. 성능특성에 대해서 정격전압, 정전용량, 누설전류 중 한 개 이상의 속성을 확인할 수 있다.
커패시터의 식별 판정에 있어서는 하나 이상의 제작사 및 모델명, 정격전압 등이 확인될 수 있도록 구체적으로 판정 가능한 합격 기준을 표시할 수 있다. 물리적 특성의 합격판정은 육안검사를 통해 위모조품 (CFSI) 여부 확인이 가능토록 하나 이상의 합격기준 정보를 표시하며, 치수 검사가 가능토록 하나 이상의 치수정보 기준 값을 표기할 수 있다. 성능 특성의 합격 판정은 시험 및 검사가 가능하도록 고장모드 영향분석 및 설계필수특성으로 도출된 정전용량 및 누설전류 등 하나 이상의 필수특성에 대한 합격기준 정보를 표시할 수 있다.
다음으로, 필수특성 합격판정 기준으로 도출된 식별정보 확인 및 육안검사 절차를 진행할 수 있다. 물리적 특성(형상, 치수) 확인을 위한 적정 측정 장비 및 합격기준 확인방법 등 하나이상의 절차를 규정하고 표시할 수 있다. 또한, 성능 특성 (정전용량, 누설전류, 유전손실계수 등) 으로 도출된 필수특성에 대해 공통적용사항, 시험회로 구성도, 시험절차 등 하나 이상의 시험절차를 규정하고 표시할 수 있다.
이하, 고정형 전해 및 탄탈 커패시터의 일반규격품에 대한 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체사용하기 위한 품질 검증에 대해서 보다 상세히 설명한다.
고정형 전해 및 탄탈 커패시터
커패시터는 2개의 전극사이에 유전체가 삽입되어있는 구조를 가지고 있으며, 전하를 정해진 용량만큼 저장하고 다시 이 전하를 방출하는 기능을 수행하는 부품이다. 본 발명은 전해질을 유전체로 사용하며, 극성을 가지고 있는 전해 커패시터 중 알루미늄 전해 및 탄탈륨 커패시터의 일반규격품 대체 사용을 위한 검증 방법에 대한 것이다.
커패시터는 전하를 저장하거나 방출하는 축전지와 같은 기능과 직류전류를 차단하고 교류전류는 통과시키는 기능을 수행한다. 전원 공급 장치의 정류회로, 충방전 시간을 이용한 지연회로 및 직류전류를 차단하는 성질을 이용하여 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 필터회로 등에 사용될 수 있다.
도 1 은 전해 커패시터의 구조를 나타낸다. 동작 원리로서, 커패시터는 도 1에 도시된 바와 같이 두 전극 사이에 전해질 (Electrolyte) 이 있다. (+) 전극은 전해질과의 접촉면을 산화시켜 산화피막을 구성하고 있다. 이 산화피막(Oxide layer)이 유전체의 역할을 수행하게 된다. 극성을 가진 전해 커패시터에 역전압을 걸어주면 산화피막이 파괴되어 두 전극사이는 단락되고, 결과적으로 전해 커패시터가 내부 단락을 견디지 못하고 터지기 때문에 극성을 확인하고 사용해야 한다.
도 2 는 커패시터의 충전 및 방전을 나타낸다. 도 2의 왼쪽에 도시된 바와 같이 양쪽 전극에 전압이 인가되면 두 전극 사이에 전하가 충전되기 시작하며 순간적으로 전류가 흐른다. 하지만 전극 사이에 있는 유전체에 전하를 더 이상 충전할 수 없을 때는 전류가 흐르지 않으며, 이 과정을 커패시터의 충전이라고 한다. 도 2의 오른쪽에 도시된 바와 같이 두 전극 사이를 연결하면 충전되어 있던 전하가 회로를 따라 흐르게 되는데, 이 과정을 커패시터의 충전과 방전이라고 한다. 커패시터를 응용하는 모든 회로는 기본적으로 이 동작을 응용한 것이다.
커패시터가 충전할 수 있는 전하의 양을 정전용량 (F: 패럿) 이라고 하며, 커패시터의 정전용량은 하기의 수학식 1에 의해 계산된다.
C : 정전용량(F), 
: 유전율, A : 전극의 면적, l : 전극 사이의 거리
커패시터의 정전용량은 사용된 유전체의 유전율, 전극의 넓이, 전극 사이의 간격에 의해 결정된다. 즉, 유전체의 유전율과 전극의 면적에 비례하고 전극 사이의 거리에 반비례한다.
커패시터의 특성을 이용하여 정류 회로, 지연 회로, 로우 패스 필터 (Low-Pass Filter), 하이 패스 필터 (High-Pass Filter) 등과 같은 다양한 용도의 회로를 구성할 수 있다.
도 3 은 정류 회로를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이 커패시터와 다이오드로 회로를 구성하면 교류를 직류로 변환하는 정류 역할을 수행한다.
도 4 는 지연 회로를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 커패시터의 충전 시간을 이용하여 신호의 출력을 지연시키는 역할을 수행할 수 있다.
도 5 는 로우 패스 필터 (Low-Pass Filter) 를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 저항과 함께 일정한 주파수보다 낮은 주파수의 신호만을 통과시켜 Low-Pass Filter 역할을 수행할 수 있다.
도 6 은 하이 패스 필터 (Hi-Pass Filter) 를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, Low-Pass Filter와 반대로 일정한 주파수 보다 높은 주파수의 신호만을 통과시켜 High-Pass Filter 역할을 수행할 수 있다.
커패시터의 기능 분류는 소자로서 분류된다. 전해 커패시터는 전하를 충전하거나 방전하는 기능을 수행하고, 증폭이나 에너지 변환과 같은 능동적 기능을 수행하지 않으므로 소자로 분류한다.
안전기능과 관련하여, 고정형 전해 및 탄탈 커패시터는 전기 1급(Class 1E) 기기의 전원 공급 장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드 등에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 수행할 수 있어야 한다.
커패시터와 관련하여, 고장 모드 영향 분석 (FMEA: Failure Modes and Effects Analysis) 을 수행하였다. 커패시터의 내부회로 단락 시 누설전류가 증가하고, 과도현상으로 인해 내부압력이 증가하면 커패시터의 폭발로 이어져 전기적 차단 및 물리적 손상이 발생한다. 따라서 내부회로의 단락을 확인하기 위한 필수특성으로 누설전류를 고려하여야 한다.
커패시터의 내부회로 개방 시 충방전 기능을 수행하지 못하여 입력전압에 포함된 교류성분이 제거되지 않으면 모기기 및 시스템의 고장 원인이 되거나 수명 단축을 유발할 수 있다. 따라서 내부회로 개방을 확인하기 위한 필수특성으로 정전용량을 고려하여야 한다.
커패시터의 정전용량 감소 시 애노드 및 캐소드의 피막이 열화되거나 손상되어 정전용량이 감소하면 요구되는 에너지를 저장할 수 없게 되어 입력전압의 변동이 증가함으로써 부품 및 시스템의 고장 원인이 되거나 수명 단축을 유발할 수 있다. 따라서 정전용량 감소를 확인하기 위한 필수특성으로 정전용량 및 유전손실계수를 고려하여야 한다.
산화물층의 열화 및 전극 부식 등으로 인해 누설전류가 증가하면 회로의 부품 고장을 유발하거나 커패시터의 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서 누설전류의 증가 여부를 확인하기 위한 필수특성으로 누설전류 및 유전손실계수를 고려하여야 한다.
커패시터의 벤트 개방은 내부압력 상승에 의한 커패시터의 손상 및 기능 상실을 의미한다. 따라서 벤트 개방 여부를 확인하기 위한 필수특성으로 형상 등에 대한 육안검사를 고려하여야 한다. 이러한 고장 모드 영향 분석 결과는 하기의 표 1 에 표시되어 있다.
다음으로, 기기 검증 평가와 관련하여, 동일품(Like-for-Like Item)인 경우는 기기검증에 대하여 해당사항이 없으며 대체품(Alternated Item)은 기기검증 평가를 고려하여야 한다. 내환경검증 평가는 부품의 열화 메커니즘 분석을 통하여 해당 부품의 내환경 검증을 고려한다. 내진검증 평가는 수동형 부품에 대해서는 해당사항이 없으며, 능동형 부품인 경우에 평가가 고려되어야 한다. 그리고 전자파 적합성검증 평가는 모기기 내에서 전자파장해 및 내성의 영향성이 고려되어야 하며 평가는 기기 또는 시스템 단위에서 다루어져야 한다. 기기 검증 평가는 하기의 표 2 에 정리된 바와 같다.
다음으로, 설계 필수특성에 대해서 설명한다. 먼저, 식별 특성과 관련하여, 커패시터의 제작사, 모델명, 정격 (정격전압, 정전용량, 최대사용온도 등) 등이 확인될 수 있도록 제품설명서에 명시하여야 하며 극성을 구별하기 위하여 제품표면에 극성표시가 있어야 한다.
도 7 은 CU 시리즈의 외형을 나타낸다. 예를 들어, 알루미늄 전해 커패시터 CU series는 도 7에 도시된 바와 같이 제작사, 모델명, 정격(정전전압, 정격용량, 최대사용온도)과 극성이 제품표면에 기술되어 있다.
물리적 특성과 관련하여, 커패시터의 외형 및 치수는 재질 및 정전용량에 따라 여러 가지 외형을 가지고 있으며, 외형과 치수는 제품설명서에 명시되어야 한다. 도 8 은 CU 시리즈의 외형도를 나타낸다. 예를 들어, 알루미늄 전해 커패시터 외형도는 도 8과 같다.
다음으로, 성능 특성과 관련하여, 커패시터는 기계적 기능은 수행하지 않는다. 전기적 특성과 관련하여, 먼저 정격 전압(Rating Voltage) 이 고려될 수 있다. 커패시터의 정격전압은 커패시터를 안전하게 연속하여 사용할 수 있는 전압의 최대치로, 정격 직류 전압은 정격 온도에서 커패시터에 연속적으로 인가할 수 있는 최대 직류 전압(직류 전압과 최고 교류전압 또는 최고 펄스 전압의 합)을 말하며, 정격 교류 전압은 정격 온도와 주어진 주파수에서 커패시터에 연속적으로 인가할 수 있는 최대 교류 전압의 실효치를 말한다.
다음으로, 정전용량(Electrostatic capacity) 이 고려될 수 있다. 커패시터가 충전할 수 있는 전하의 양을 정전용량(F: 패럿)이라고 하며, 커패시터의 정전용량은 전술한 수학식 1에 의해 계산된다. 커패시터의 정전용량은 사용된 유전체의 유전율, 전극의 넓이, 전극 사이의 간격에 의해 결정된다. 즉, 유전체의 유전율과 전극의 면적에 비례하고 전극 사이의 거리에 반비례한다.
다음으로, 누설전류(Leakage current) 가 고려될 수 있다. 커패시터에 전압을 인가했을 때 유전체를 통해 흐르는 소량의 전류를 누설전류라 말한다. 누설전류는 커패시터 내부를 흐르는 누설전류와 표면을 흐르는 표면 누설전류가 있으며, 표면 누설전류가 내부 누설전류 보다 더 크다.
다음으로, 유전손실계수(Dielectric Dissipation factor or Loss Tangent)가 고려될 수 있다. 교류회로에서 전압이 인가될 때, 커패시터 내부에 존재하는 등가직렬저항(Equivalent serial resistance)에 의해 발생되는 손실계수를 커패시터의 유전손실계수라 말한다.
다음으로, 등가직렬저항(Equivalent serial resistance)이 고려될 수 있다. 커패시터 전극에는 미세한 저항이 있으며, 커패시터를 고주파로 사용할 때 이 저항값이 성능에 영향을 미친다. 이 저항값을 커패시터의 등가직렬저항이라 하며 통상 mΩ단위로 나타낸다.
다음으로, 임피던스(Impedance)가 고려될 수 있다. 교류회로에서 전압이 인가될 때, 전류의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 값을 커패시터의 임피던스라고 한다.
다음으로, 자기 공진 주파수(Self-resonant frequency)가 고려될 수 있다. 이상적인 커패시터와는 달리 실제 커패시터는 일정 주파수 이상이 되면 기생 인덕턴스(Parasitic inductance)의 영향으로 인덕터(Inductor)와 유사한 임피던스 특성을 보이게 된다. 이와 같은 주파수를 자기 공진 주파수(Self-resonant frequency)라고 한다.
다음으로, 합격판정 필수특성에 대해 설명한다. 먼저, 식별 특성과 관련하여 커패시터의 제작사, 모델명, 정격(정격전압, 정전용량, 최대사용온도 등)등이 확인될 수 있도록 제품설명서에 명시되어 있어야 한다. 커패시터 표면에도 극성을 구별하기 위하여 극성표시, 제작사 이름 또는 등록상표(Trademark), 모델번호, 정전용량, 정격전압, 최대사용온도 등이 표기되어 있어야 한다.
물리적 특성과 관련하여, 커패시터의 치수 등 물리적 특성은 제작사가 제공하는 제품설명서에 기술된 사양과의 동일 여부를 확인하여야 한다.
성능 특성과 관련하여, 커패시터는 기계적 기능은 수행하지 않으며, 전기적 특성들 중 먼저 정전용량(Electrostatic capacity)이 고려되어야 한다. 커패시터가 충전할 수 있는 전하의 양을 정전용량(Farad: 패럿)이라고 하며, 커패시터의 정전용량은 사용된 유전체의 유전율, 전극의 넓이, 전극 사이의 간격에 의해 결정된다. 즉, 유전체의 유전율과 전극의 면적에 비례하고 전극 사이의 거리에 반비례한다. 전해 커패시터가 고장으로 단선되면, 충방전 기능을 수행하지 못하게 되고 손실이 증가하면 정전용량이 줄어들게 되므로 정격전압 인가 후 커패시터의 정전용량을 확인한다.
다음으로, 누설전류(Leakage current)가 확인되어야 한다. 커패시터에 전압을 인가했을 때 유전체를 통해 흐르는 소량의 전류를 누설전류라 말한다. 전해 커패시터가 고장으로 단락되면, 누설전류가 증가하게 됨으로 커패시터의 누설전류를 확인한다.
다음으로, 유전손실계수(Dielectric Dissipation factor or Loss Tangent)가 확인되어야 한다. 교류회로에서 전압이 인가될 때, 커패시터 내부에 존재하는 등가직렬저항(Equivalent serial resistance)에 의해 발생되는 손실계수를 커패시터의 유전손실계수이라 말한다. 커패시터가 고장으로 손실이 증가하면, 유전손실계수가 증가하게 되므로 커패시터의 유전손실계수를 확인해야 한다.
이하, 검사 및 시험절차를 설명한다. 먼저, 식별 특성과 관련하여 식별표시를 확인해야 한다. 커패시터의 외부에 표시된 식별표시와 제작사 카탈로그 또는 데이터 시트에 명시된 정보(제작사 이름 또는 등록상표(Trademark), 모델명, 정격전압, 정격용량, 최대사용온도 등)가 일치하는지 여부를 육안으로 검사하도록 할 수 있다.
물리적 특성과 관련하여, 먼저 형상을 검토할 수 있다. 커패시터의 형상이 제작사 카탈로그 또는 데이터 시트와 동일한 형상을 가지고 있는지 육안으로 검사할 수 있다. 치수(필요시 무게도 포함)와 관련하여, 버니어 캘리퍼스 등 검교정된 측정 장비를 사용하여 커패시터의 길이와 두께 등을 측정하여 제작사 카달로그 또는 데이터시트와의 일치 여부를 확인할 수 있다.
성능 특성과 관련하여, 먼저 시험 전에 시험절차를 충분히 이해하고 숙지할 수 있도록 절차를 표시할 수 있다. 시험장비에 전원을 공급한 후 장비가 안정되도록 충분히 예열시키고, 커패시터의 표면과 단자에 있는 이물질을 깨끗이 제거하고, 커패시터와 시험장비 회로 구성은 정확한 측정결과를 획득할 수 있도록 연결하여야 하며 검교정된 시험장비를 사용하여야 한다는 점을 표시하여 인지시킬 수 있다. 주의사항으로서, 커패시터의 시험회로 구성 시 극성을 구분하여 올바른 방향으로 연결하여야 한고 직류 전원을 커패시터 극성과 반대로 연결하면 저항이 없는 상태가 되어 고 전류를 발생시킬 수 있으며, 커패시터가 손상될 수 있다는 점과, 커패시터에 정격을 초과하는 전압을 인가하면 유전체가 파손될 위험이 있으며, 스파크 또는 아크방전이 일어나 커패시터의 내부회로에서 단락이 발생할 수 있다는 점을 유의하도록 할 수 있다. 온도조건과 관련하여서는, 커패시터의 정전용량, 누설전류 및 유전손실계수 측정은 온도 변화 등 시험환경이 측정결과에 영향을 줄 수 있으므로, 시험 전에 교정된 온도계를 이용하여 제작사가 규정한 온도(제작사가 온도조건을 규정하지 않은 경우 모든 시험과 측정은 IEC 60068-1의 4.3에 주어진 바와 같이 표준 대기 조건에서 실시)에서 열평형 상태를 이루었는지 확인한 후 시험을 실시하도록 할 수 있다.
구체적으로, 정전용량의 시험절차와 관련하여, IEC 60384-1를 참조할 수 있고, 커패시터를 시험 온도에서 30분 이상 방치하고 충분히 방전시킨 후 커패시터에 정전용량을 측정할 수 있는 LCR 미터를 연결한다. 이후, 100 Hz (개별 규격에 규정이 있는 경우에 적용) 또는 120 Hz (120 Hz를 권장) 의 주파수와 0.5 Vrms 이하의 교류 전압을 인가한다. 직류 전압을 인가할 경우 2.1 V ~ 2.5 V (판정에 이의가 없는 한, 직류 전압은 1.5 V ~ 2.0 V로 하거나 중첩을 생략해도 됨)를 사용한다. 이후, 커패시터 양단의 정전용량을 측정한다.
누설전류와 관련하여, 커패시터에 제작사가 규정한 정격전압을 인가하여 커패시터의 누설전류를 측정한다. 시험절차와 관련하여 IEC 60384-1를 참조할 수 있고, 커패시터를 시험 온도에서 30분 이상 방치하고 충분히 방전시킨 후 커패시터의 한쪽 극성을 전원공급기와 연결한다. 전원공급기와 연결할 때 극성을 구분하여 연결한다. 이후, 충전 전류를 제한하기 위한 보호 저항을 커패시터와 연결한다. 보호 저항의 저항 값은 규정이 없는 한 약 1[kΩ]으로 한다. 커패시터에 제작사가 규정한 정격전압을 인가하고 최대 5분간 전화(Electrification)시키고, 5분이 경과한 후에 전류계 (시험용 커패시터에 비교하여 내부 저항값이 충분히 작은 것으로 한다)로 커패시터 양단의 누설전류를 측정한다.
유전손실계수와 관련하여, 시험절차는 IEC 60384-1을 참조할 수 있다. 먼저, 커패시터를 시험 온도에서 30분 이상 방치하고 충분히 방전시킨 후, 커패시터에 유전손실계수를 측정할 수 있는 측정 장비를 연결한다. 이후, 100 Hz (개별 규격에 규정이 있는 경우에 적용) 또는 120 Hz (120 Hz를 권장)의 주파수와 0.5 Vrms 이하의 교류 전압을 인가한다. 직류 전압을 인가할 경우 2.1 V ~ 2.5 V (판정에 이의가 없는 한 직류 전압은 1.5 V ~ 2.0 V로 하거나 중첩을 생략해도 된다)를 사용한다. 그리고 직류 전압을 중첩하는 경우는 교류 전압의 피크값보다 큰 값으로 하며, 교류 전압의 피크값과 직류 전압의 합이 시험용 커패시터의 정격 전압을 초과하지 않는 값으로 한다. 이후, 커패시터 양단의 유전손실계수를 측정한다. 적용 대상 및 필수특성별 적합성 기준 데이터베이스의 예시는 하기의 표3 내지 표5와 같다.
일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법의 흐름도이다. 이하, 도 9 를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안정성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 검증 방법은 먼저, 검증 대상 부품에 부가된 식별자 정보로부터 상기 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집할 수 있다 (단계 910). 여기서, 식별자 정보는 예를 들어 RFID 태그의 형태로 검증 대상 부품 또는 그 부품의 포장 박스에 부가되고, RFID 리더를 이용하여 상기 RFID 태그에 포함된 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집할 수 있다. 또는, 바코드 또는 QR 코드의 형태로 부가될 수 있고 바코드 리더 또는 QR 코드 리더, 또는 어플리케이션을 통해 수집될 수도 있다. 다만, 식별자 정보의 부가 및 수집 형태는 상기에 예시한 바에 한정되지 않으며, 정보를 부가하기 위한 임의의 형태가 적용될 수 있다.
이후, 검증 정보 데이터베이스로부터 앞서 식별된 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 수신할 수 있다 (단계 920). 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보는 형상 및 치수에 관한 물리적 특성과 성능 특성에 대해 각각 수신될 수 있다. 검증 정보 데이터베이스에는 제작사 및 모델명으로 구분지어지는 복수의 커패시터들 중 특정의 커패시터에 대해서, 앞서 구체적으로 설명한 바와 같이 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 원자력 발전소 내에서 안정성 등급 기기에 사용되기 위해, 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 정상운전, 비정상운전 및 사고조건 상태에서 전기 1 급 (Class 1E) 기기의 전원공급장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 적절히 수행할 수 있는지를 검증할 수 있는 검증 필수 특성으로서 정격, 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수를 포함할 수 있으며, 각 특성들의 적합성 확인 기준을 개별적인 모델별로 각각 데이터로서 저장될 수 있다. 또한, 해당 커패시터의 물리적 특성 확인을 위한 개별 커패시터의 제작사에서 제공하는 당해 커패시터의 형상, 치수와 적정 측정 장비 및 합격 기준 확인 방법에 대한 정보가 데이터로서 저장될 수 있다.
해당 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대응되는 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인 기준 정보가 수신되면, 우선 물리적 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 표시하고 검증 실시자로부터 물리적 특성의 합격 확인을 입력받는 물리적 특성 검증 단계 (단계 930) 를 수행할 수 있다. 도 10 은 도 9 의 물리적 특성 검증 단계의 상세 흐름도이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 물리적 특성 검증 단계는 먼저 검증 실시자가 인지할 수 있도록 상기 식별된 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 제작사에서 제공하는 제품 설명서에 기술된 상기 커패시터의 형상, 치수와 적정 측정 장비 및 합격 기준 확인 방법을 표시부에 표시할 수 있다 (단계 931). 따라서, 검증 실시자의 숙련도와 상관 없이 정확한 기준 및 측정 방법을 통해 검증 대상 부품의 물리적 특성의 합격 여부를 판단하도록 할 수 있다. 이후, 검증 실시자로부터 상기 검증 대상 부품이 상기 물리적 특성의 적합성 확인 기준을 만족함을 나타내는 검증 합격 확인을 입력받음으로서 (단계 933) 검증 대상 부품의 물리적 특성을 검증할 수 있다.
다시 도 9 를 참조하면, 이후 성능 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 기반으로 상기 검증 대상 부품의 성능 특성에 대한 합격 여부를 결정하는 성능 특성 검증 단계 (단계 940) 를 수행할 수 있다. 도 11 은 도 9 의 성능 특성 검증 단계의 상세 흐름도이며, 도 12 는 도 11 의 획득 단계의 상세 흐름도이다. 도 11 에 도시된 바와 같이, 성능 특성 검증 단계에서는 먼저 검증 대상 부품의 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 획득한다 (단계 941). 보다 구체적으로, 도 12 에 도시된 바와 같이, 커패시터에 대한 검증 필수 특성이 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수임을 표시부에 표시하고, 또한, 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 각각의 측정 방법 및 조건을 표시부에 표시할 수 있다 (단계 941-1). 이후, 검증 실시자로부터 상기 측정 방법 및 조건에 따른 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 입력받을 수 있다 (단계 941-3). 따라서, 검증 실시자의 숙련도와 상관없이 정확한 기준 및 올바른 측정 방법을 통해 커패시터의 성능 특성에 대한 값을 획득할 수 있다.
검증 대상 부품의 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 획득한 이후, 획득된 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값이 상기 검증 정보 데이터베이스로부터 수신한 적합성 확인기준의 범위 이내일 경우 상기 검증 대상 부품의 성능 특성이 합격임을 결정할 수 있다 (단계 943).
따라서, 상기와 같은 절차를 통해 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증을 평가자의 경험 및 숙련도와 상관없이 동일한 검증 결과가 나오도록 수행할 수 있다.
일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 13 을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안정성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반 규격품 커패시터의 품질 검증 장치를 보다 상세히 설명한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 안정성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반 규격품 커패시터의 품질 검증 장치 (1300) 는 식별부 (1310), 수신부 (1320), 표시부 (1330), 검증부 (1340) 및 입력부 (1350) 를 포함할 수 있다. 또한, 검증 정보 데이터베이스 (1360) 는 품질 검증 장치 (1300) 내에 포함되거나, 별도로 설치되어 유선 또는 무선 네트워크를 통해 품질 검증 장치 (1300) 와 데이터를 송수신할 수 있다.
식별부 (1310) 는 검증 대상 부품에 부가된 식별자 정보로부터 상기 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집하도록 구성될 수 있고, 수신부 (1320) 는 검증 정보 데이터베이스 (1360) 로부터 앞서 식별된 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보는 형상 및 치수에 관한 물리적 특성과 성능 특성에 대해 각각 수신될 수 있다.
표시부 (1330) 는 상기 물리적 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 표시하여 검증 실시자가 인식할 수 있도록 할 수 있다. 입력부 (1350) 는 검증 실시자로부터 물리적 특성의 합격 확인을 입력받을 수 있으며, 검증부 (1340) 는 성능 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 기반으로 상기 검증 대상 부품의 성능 특성에 대한 합격 여부를 결정할 수 있다.
여기서, 상기 품질 검증 장치 (1300) 는 원자력 발전소 안정성 등급 기기에 사용될 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 정상운전, 비정상운전 및 사고조건 상태에서 전기 1 급 (Class 1E) 기기의 전원공급장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 적절히 수행할 수 있는지를 검증할 수 있다.
한편, 표시부 (1330) 는 검증 실시자가 인지할 수 있도록 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 제작사에서 제공하는 제품 설명서에 기술된 상기 커패시터의 형상, 치수와 적정 측정 장비 및 합격 기준 확인 방법을 더 표시할 수 있으며, 입력부 (1350) 는 상기 검증 실시자로부터 상기 검증 대상 부품이 상기 물리적 특성의 적합성 확인 기준을 만족함을 나타내는 검증 합격 확인을 더 입력받을 수 있다.
또한, 검증부 (1340) 는, 검증 대상 부품의 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 획득하고, 상기 획득된 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값이 상기 검증 정보 데이터베이스 (1360) 로부터 수신한 적합성 확인기준의 범위 이내일 경우 상기 검증 대상 부품의 성능 특성이 합격임을 결정할 수 있다. 여기서, 표시부 (1330) 는 검증 필수 특성이 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수임을 표시하고, 상기 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 각각의 측정 방법 및 조건을 더 표시할 수 있고, 입력부 (1350) 는 검증 실시자로부터 상기 측정 방법 및 조건에 따른 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 입력받아 검증부 (1340) 로 전달할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1300 : 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치
1310 : 식별부
1320 : 수신부
1330 : 표시부
1340 : 검증부
1350 : 입력부
1360 : 검증 정보 데이터베이스
1310 : 식별부
1320 : 수신부
1330 : 표시부
1340 : 검증부
1350 : 입력부
1360 : 검증 정보 데이터베이스
Claims (13)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치로서,
검증 대상 부품에 부가된 식별자 정보로부터 상기 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집하는 식별부;
검증 정보 데이터베이스로부터 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 수신하는 수신부로서, 상기 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보는 형상 및 치수에 관한 물리적 특성과 성능 특성에 대해 각각 수신되는, 상기 수신부;
상기 물리적 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 표시하는 표시부;
검증 실시자로부터 물리적 특성의 합격 확인을 입력받는 입력부; 및
상기 성능 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 기반으로 상기 검증 대상 부품의 성능 특성에 대한 합격 여부를 결정하는 검증부를 포함하고,
상기 장치는 원자력 발전소 안정성 등급 기기에 사용될 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 정상운전, 비정상운전 및 사고조건 상태에서 전기 1 급 (Class 1E) 기기의 전원공급장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 적절히 수행할 수 있는지를 검증하는, 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치.
- 삭제
- 제 7 항에 있어서,
상기 표시부는 검증 실시자가 인지할 수 있도록 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 제작사에서 제공하는 제품 설명서에 기술된 상기 커패시터의 형상, 치수와 적정 측정 장비 및 합격 기준 확인 방법을 더 표시하고,
상기 입력부는 상기 검증 실시자로부터 상기 검증 대상 부품이 상기 물리적 특성의 적합성 확인 기준을 만족함을 나타내는 검증 합격 확인을 더 입력받는, 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 성능 특성에 대한 검증 필수 특성은 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수를 포함하는, 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치.
- 제 10 항에 있어서,
상기 검증부는, 상기 검증 대상 부품의 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 획득하고, 상기 획득된 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값이 상기 검증 정보 데이터베이스로부터 수신한 적합성 확인기준의 범위 이내일 경우 상기 검증 대상 부품의 성능 특성이 합격임을 결정하는, 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 표시부는 검증 필수 특성이 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수임을 더 표시하고, 상기 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 각각의 측정 방법 및 조건을 더 표시하고,
상기 입력부는 검증 실시자로부터 상기 측정 방법 및 조건에 따른 정전 용량, 누설 전류 및 유전손실계수 값을 입력받아 상기 검증부로 전달하는, 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증 장치.
- 원자력 발전소 안전성 등급으로 대체 사용하기 위한 일반규격품 커패시터의 품질 검증을 위한 명령어들을 저장하는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 컴퓨터에 포함된 프로세서로 하여금,
검증 대상 부품에 부가된 식별자 정보로부터 상기 검증 대상 부품의 제작사 및 모델명에 대한 정보를 수집하도록 하기 위한 명령어;
검증 정보 데이터베이스로부터 상기 제작사 및 모델명에 대응하는 커패시터의 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 수신하도록 하기 위한 명령어로서, 상기 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보는 형상 및 치수에 관한 물리적 특성과 성능 특성에 대해 각각 수신되는, 상기 정보를 수신하도록 하기 위한 명령어;
상기 물리적 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 표시하고 검증 실시자로부터 물리적 특성의 합격 확인을 입력받도록 하기 위한 명령어; 및
상기 성능 특성에 대한 검증 필수 특성 정보 및 적합성 확인기준 정보를 기반으로 상기 검증 대상 부품의 성능 특성에 대한 합격 여부를 결정하도록 하기 위한 명령어를 포함하고,
상기 품질 검증은 원자력 발전소 안정성 등급 기기에 사용될 고정형 전해 및 탄탈 커패시터가 정상운전, 비정상운전 및 사고조건 상태에서 전기 1 급 (Class 1E) 기기의 전원공급장치에 설치되어 직류에 포함된 교류성분의 리플을 제거하거나, 제어카드에서 특정 주파수 성분만을 추출 또는 제거하는 주파수 필터로서의 안전기능을 적절히 수행할 수 있는지를 검증하는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체.
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| 원전 제어 설비용 커페시터의 일반 규격품 품질 검증 방안(2010.07.) 1부. * |
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