KR102040573B1 - 복합센서를 이용한 아크 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합센서를 이용하여 아크 발생을 감지할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 아크 고주파 커플링회로(110),증폭부(120),대역통과필터(130) 및 제1 아날로그 디지털 변환기(140)를 통해 공급되는 아크신호에 대하여 고주파를 분석하여 그 분석결과를 근거로 아크 발생 여부를 판단하는 고주파 분석부(150); 변류기(CT), 필터 및 증폭기(160) 및 제2아날로그 디지털 변환기(170)를 통해 공급되는 전류신호의 파형을 통계학적 분석기법으로 분석하여 그에 따른 분석결과를 출력하는 전류파형 분석부(180); 및 상기 고주파 분석부(150)의 분석결과와 상기 전류파형 분석부(180)의 분석결과 모두가 아크가 발생 조건을 만족할 때, 부하(180)에 연결된 차단기(170)의 차단동작을 제어하는 제어부(160)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합센서를 이용한 아크 검출 장치{ARC DETECTION APPARATUS USING COMPOSITE SENSOR}

본 발명은 전기화재의 주 원인이 되고 있는 전기 아크를 검출하는 기술에 관한 것으로, 특히 복합센서를 이용하여 아크 발생을 감지할 수 있도록 한 복합센서를 이용한 아크 검출 장치에 관한 것이다.

한국전기안전공사의 전기재해 통계분석에 의하면 2015년 우리나라에서 발생한 총 화재 중에서 전기화재가 20%를 점유하고 있다. 전기화재의 원인은 주로 단락(트래킹 포함), 과부하, 누전 및 접촉불량인 것으로 보고되고 있다.

미국의 전기안전규정(NEC), 미국화재방재협회(NFPA), 소비자제품안전위원회(CPSC) 및 안전규격인증기관(UL)이 공동으로 1994~1998년의 화재 원인을 조사하였는 바, 전체 전기화재 중에서 82%가 불꽃방전에 의해 발생된 것으로 밝혀졌다.

이를 감안하여, 미국은 2002년부터 주택의 거실과 침실에 아크 차단기 설치를 의무화 하였다. 그 결과 스파크로 인한 주택 전기화재는 40%에서 15%대로 감소하는 효과를 거둘 수 있었다.

국내의 경우, 2016년 6월 30일 제정된 국가건설기준과 2016년 개정 고시된 한국산업표준(KSC IEC)에 의거하여, 화재 발생의 위험이 있는 장소 또는 화재가 급속도로 확대되기 쉬운 장소 예를 들어, 재래시장, 고층 건축물, 목재 건축물 등 가연성 건축자재가 있는 장소, 숙박시설, 문화재 및 컨테이너 가건물 등에 아크차단기의 설치를 권장하고 있다.

아크를 검출하기 위해 가장 많이 사용되는 종래의 기술에서는 주로 아크 고주파신호를 근거로 아크 발생 여부를 판단하였다. 이와 같은 종래 기술의 예로써, 대한민국 특허등록번호 10-1743531호, 10-1823600호 및 10-1802160호가 있다.

그러나, 이와 같이 아크 고주파신호만을 근거로 아크 발생여부를 판단하는 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 주파수 크로스토크로 인하여, 아크 검출 장치는 아크가 발생된 것으로 오동작될 가능성이 매우 높다. 왜냐하면, 아크가 발생된 것으로 인식되는 고주파는 1KHz ~ 100MHz 이상 넓은 대역으로 아크 고주파가 생성되며, 3KHz 이하의 저주파에서는 집안의 각종 가전 부하에서 발생하는 백그라운드 노이즈와 혼용되고, 3 ~ 300KHz는 선박이나 항공기용 항법 전파로 사용되며, 300KHz ~ 3MHz는 AM 라디오 방송, 선박/항공기의 통신용으로 사용되고 있으며, 3 ~ 30MHz는 전력선통신, 원양선박, 국제선항공기 통신, 아마추어 무선등에 사용되며, 30 ~ 300MHz는 아날로그 TV , FM방송 , 무선호출, 항공관제, 근거리 이동통신용으로 사용되고 있기 때문이다.

둘째, 크로스토크(crosstalk) 에러, 다른 분기의 아크 고주파에 의해 아크 검출 장치의 아크차단기(AFDD)가 오동작될 가능성이 매우 높다. 아크차단기의 시험 규격인 UL1699와 IEC62606에 있는 크로스토크 시험 통과 기준을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에서와 같이, 2개의 분기회로를 가능한 가까이 하나의 패널에 장착한 상태에서, 동일한 상과 중성선에 2개의 아크차단기(11)(21)를 연결하고, 한 분기의 아크 발생장치 예를 들어, 아크차단기(21)가 연결된 분기의 아크 발생장치(23)를 이용하여 아크를 발생시키면, 다른 분기에 연결된 아크차단기(11)가 차단 동작하면 안된다. 그리고, 임의의 분기에서 발생되는 아크 고주파가 다른 분기에도 전달되어 크로스토크 에러를 일으키면 안된다.

그러나, 종래 기술에 의한 아크 검출 장치는 아크 고주파만을 근거로 아크발행을 검출하게 되어 있으므로, 크로스토크에 의한 빈번하게 오동작되는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복합센서를 이용하여, 크로스토크에 의한 직렬아크, 병렬아크 및 접지아크를 보다 정확하게 검출할 수 있도록 하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전력선통신 커플링 회로를 이용한 아크 검출 장치는, 상용전원선으로부터 고주파의 아크신호를 추출하는 아크 고주파 커플링회로; 상기 아크신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 아크신호로부터 두드러진 아크신호만을 추출하는 대역통과필터; 상기 대역통과필터로부터 공급되는 아날로그의 아크신호를 디지털신호로 변환하는 제1아날로그 디지털 변환기; 상기 제1아날로그 디지털 변환기로부터 공급되는 디지털의 아크신호에 대하여 고주파를 분석하여 그 분석결과를 근거로 아크 발생 여부를 판단하는 고주파 분석부; 상기 상용전원선에 흐르는 전류량을 검출하여 그에 따른 전류신호를 출력하는 변류기; 상기 전류신호 중에서 소정 주파수 이상의 전류신호만 증폭하여 통과시키는 필터 및 증폭기; 상기 필터 및 증폭기로부터 공급된는 아날로그의 전류신호를 디지털 신호로 변환하는 제2아날로그 디지털 변환기; 상기 제2아날로그 디지털 변환기로부터 공급되는 전류신호의 파형을 통계학적 분석기법으로 분석하여 그에 따른 분석결과를 출력하는 전류파형 분석부; 및 상기 고주파 분석부의 분석결과와 상기 전류파형 분석부의 분석결과 모두가 아크가 발생 조건을 만족할 때, 차단기를 구동시켜 부하에 공급되는 전원을 전원을 차단시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 복합센서를 이용하여 아크 발생을 검출할 수 있게 함으로써, 크로스토크에 따른 아크 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 크로스토크에 의한 직렬아크, 병렬아크 및 접지아크를 보다 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 크로스토크 시험 통과를 실험하기 위한 크로스토크 시험 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 복합센서를 이용한 아크 검출 장치의 블록도.
도 3은 아크 고주파 커플링회로의 구현예를 나타낸 회로도.
도 4는 아크 고주파 커플링회로에서 출력되는 고주파신호의 주파수 스펙트럼 파형도.
도 5는 전류파형 분석부에 적용되는 통계학적인 이론에서 왜도에 대한 개념도.
도 6은 전류파형 분석부에 적용되는 통계학적인 이론에서 첨도에 대한 개념도.
도 7은 전류파형 분석부에서 구현된 통계학적인 알고리즘의 수식 설명도.
도 8은 통계학적인 알고리즘을 이용한 분석파형의 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 복합센서를 이용한 아크 검출 장치의 아크 검출 동작을 나타낸 흐름도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 복합센서를 이용한 아크 검출 장치의 블록도이다.

도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 아크 검출 장치(100)는 상용전원선(N,L)으로부터 고주파의 아크신호를 추출하는 아크 고주파 커플링회로(110); 상기 아크신호를 증폭하는 증폭부(120); 증폭된 상기 아크신호로부터 두드러진 아크신호만을 추출하기 위한 대역통과필터(130); 상기 대역통과필터(130)로부터 공급되는 아날로그의 아크신호를 디지털신호로 변환하는 제1 아날로그 디지털 변환기(140); 상기 제1아날로그 디지털 변환기로부터 공급되는 디지털의 아크신호에 대하여 고주파를 분석하여 그 분석결과를 근거로 아크 발생 여부를 판단하는 고주파 분석부(150); 상기 전류신호 중에서 소정 주파수 이상의 전류신호만 증폭하여 통과시키는 필터 및 증폭기(160); 상기 필터 및 증폭기(160)로부터 공급된는 아날로그의 전류신호를 디지털 신호로 변환하는 제2아날로그 디지털 변환기(170); 상기 제2아날로그 디지털 변환기로부터 공급되는 전류신호의 파형을 통계학적 분석기법으로 분석하여 그에 따른 분석결과를 출력하는 전류파형 분석부(180); 상기 고주파 분석부(150)의 분석결과와 상기 전류파형 분석부(180)의 분석결과 모두가 아크가 발생 조건을 만족할 때, 부하(180)에 연결된 차단기(170)의 차단동작을 제어하는 제어부(160)를 포함한다.

아크 고주파 커플링회로(110)는 상용전원선(N,L)에 연결되어 그 상용전원선(N,L)을 통해 입력되는 60Hz의 상용전원은 차단하고, 넓은 주파수 범위(예: 1KHz ~ 100MHz 이상)의 아크 고주파 신호를 추출한다.

상기 상용전원선(N,L)에 지능형 원격검침(AMI: Advanced Metering Infrastruncture) 시스템이 적용된다. AMI 시스템은 전력 생산자와 소비자 간에 양방향 데이터 통신을 가능케 하는 인프라 시스템을 의미하는 것으로, 수용가에 설치된 전자식 전력량계의 검침 데이터를 전력선 통신(PLC: Power Line Communication)을 통해 원격지에서 취득하여 자동으로 취합, 분석 및 가공한 후 이를 다시 수용가에 제공하는 역할을 한다.

상기 전력선통신은 전력선에 통신 신호를 실어서 정보를 전달하는 통신 방식을 의미하는 것으로, 이와 같은 전력선통신은 크게 저속 전력통신과 고속 전력선통신으로 분류된다. 저속 전력선통신에서는 300~500KHz의 저주파를 사용하여 통신신호를 전달하고, 고속 전력선통신에서는 1MHz ~ 30MHz 대역의 고주파를 사용하여 통신 신호를 전달한다.

상용전원선(N,L)을 통해 부하(RL)에 공급되는 전원신호는 60Hz의 사인파 형태로 되어 있다. 송신단에서 상기 상용전원선(N,L)에 통신용 고주파신호를 송신하면, 상기 사인파 형태의 전원신호에 그 통신용 고주파가 합성되어 합성신호가 그 상용전원선(N,L)을 통해 전송된다.

한편, 수신단에 위치한 상기 아크 고주파 커플링회로(110)는 상기와 같은 합성신호에서 상기 전원신호는 차단하고 상기 고주파신호만을 추출하여 이로부터 정보를 인식하게 된다.

그런데, 상기 상용전원선(N,L)에 아크가 발생하는 경우 상기와 같은 합성신호가 생성된다. 즉, 상기 상용전원선(N,L)을 통해 공급되는 60Hz의 전원신호에 아크에 의해 발생된 1KHz ~ 100MHz 이상의 아크 고주파신호가 합성되어 상기 합성신호와 유사한 유사 합성신호가 상용전원선(N,L)을 통해 전송된다.

따라서, 상용전원선(N,L)에 아크가 발생되는 경우 상기 아크 고주파 커플링회로(110)를 이용하여 상기 아크 고주파신호를 검출할 수 있게 된다.

도 3은 아크 고주파 커플링회로의 구현예를 나타낸 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 아크 고주파 커플링회로(110)는 상용전원선(N,L)에 연결된 캐패시터(C1,C2)로 이루어진 고주파통과필터(HPF)(111), 1차 코일의 양측 탭이 상기 캐패시터(C1,C2)에 연결된 트랜스포머(T)와, 상기 트랜스포머(T)의 2차 코일의 양측 탭에 연결된 커패시터(C3,C4)를 포함하는 고주파 커플링부(112) 및 상기 커패시터(C3,C4)의 사이에 직렬 연결된 저항(R1,R2)과 그 저항(R1,R2)의 연결노드와 전원전압(VDD)의 사이에 연결된 저항(R3)을 구비한 디씨 오프셋(DC offset) 설정부(113)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 고주파통과필터(111)는 상기 상용전원선(N,L)을 통해 전송되는 신호들 중에서 60Hz의 전원신호는 차단하고 아크 고주파신호는 통과 시키는 역할을 한다.

고주파 커플링부(112)의 트랜스포머(T)는 상기 고주파통과필터(111)와 절연된 상태를 유지하면서 상기 아크 고주파신호를 다음 단으로 전달하는 역할을 한다. 트랜스포머(T)의 2차코일과 커패시터(C3,C4)는 상기 아크 고주파신호를 커플링하는 역할을 수행하며, 그 커패시터(C3,C4)의 용량을 조절하여 커플링되는 아크 고주파신호의 주파수를 조절할 수 있다.

디씨 오프셋 설정부(113)는 상기 고주파 커플링부(112)에서 출력되는 아크 고주파신호의 레벨을 미리 설정된 DC 레벨로 설정해 주는 역할을 수행한다.

결국, 상기와 같은 아크 고주파 커플링회로(110)를 이용하면, 1KHz ~ 100MHz 이상의 아크 고주파신호를 검출할 수 있으며, 설령 상용전원선(N,L)에 1000A 이상의 고전류가 흐르더라도, 병렬 아크 고주파신호를 검출할 수 있게 된다.

변류기를 이용하여 아크 고주파를 검출하는 경우 변류기의 주파수 응답특성으로 인하여 60A 이하에서만 아크 고주파 감지가 가능하다. 그러나, 아크 고주파 커플링회로(110)를 이용하는 경우에는 전류의 용량에 관계없이 1KHz ~ 100MHz 이상의 아크 고주파신호를 감지할 수 있으며, 설령 상용전원선(N,L)에 1000A 이상의 고전류가 흐르더라도 접지아크, 병렬 아크 고주파 신호를 검출할 수 있다.

증폭부(120)는 상기 아크 고주파 커플링회로(110)에서 추출된 아크 고주파 신호를 제1아날로그 디지털 변환기(140)의 입력 범위로 증폭한다.

대역통과필터(130)는 상기 증폭부(120)로부터 공급되는 증폭된 아크신호에 대하여 백그라운드 노이즈를 제거하고, 가장 두드러진 아크 신호만을 통과시킨다.

제1아날로그 디지털 변환기(140)는 상기 대역통화필터(130)로부터 공급되는 아날로그의 고주파 아크신호를 디지털의 아크신호로 변환한다.

고주파 분석부(150)는 상기 아날로그 디지털 변환기(140)로부터 공급되는 디지털의 아크신호에 대하여 1KHz ~ 100MHz 대역의 고주파를 분석하여 그 분석결과를 근거로 아크 발생 여부를 판단한다.

변류기(CT)는 상용전원선(N,L) 중에서 하나의 전원선(예: L)에 흐르는 전류량을 검출하여 소정 레벨(예: 1/2500)로 축소된 형태의 전류신호를 출력한다.

필터 및 증폭기(160)는 상기 전류신호 중에서 60Hz 이상의 전류신호는 차단하고 60Hz 이상의 전류신호를 통과시키되, 제2아날로그 디지털 변환기(170)의 입력 범위로 증폭하여 출력한다.

제2아날로그 디지털 변환기(170)는 상기 필터 및 증폭기(160)로부터 공급된는 아날로그의 전류신호를 디지털 신호로 변환한다.

전류파형 분석부(180)는 상기 제2아날로그 디지털 변환기(170)로부터 공급되는 전류신호의 파형을 통계학적 분석기법으로 분석하여 그에 따른 분석결과를 출력한다.

도 5는 전류파형 분석부(180)에 적용되는 통계학적인 이론에서 왜도에 대한 개념도이고, 도 6은 첨도에 대한 개념도이다. 도 7은 전류파형 분석부(180)에서 구현된 통계학적인 알고리즘의 수식을 나타낸 것이다. 도 5 내지 도 7을 참조하여 전류파형 분석부(180)에 적용되는 통계학적인 이론을 설명하면 다음과 같다.

전류파형 분석부(180)에서 전류 파형의 변형도를 분석하기 위한 알고리즘으로 평균,분산,왜도 및 첨도를 이용한다.

상기 평균은 60Hz 사인파 형태의 전류파형을 고속으로 동작하는 제2아날로그 디지털 변환기(17)를 통하여 샘플링하여, 전류 한 주기의 산술적인 평균값으로 도출된다. 분산은 어떤 자료가 중심치인 평균으로 부터 떨어진 정도를 나타내는 양으로써, 산포의 정도를 나타내는 기준이다.

상기 왜도는 데이터가 대칭이 아닌 정도를 나타내는 값이다. 왜도 값이 데이터의 형상에 대한 정보를 나타낸다. 도 5에서와 같이 왜도 값이 '0'에 가까우면, 데이터의 형상이 대칭이 되며, 양수이면 왼쪽으로 치우친 분포를 보이고, 음수이면 형상이 오른쪽으로 치우친 분포를 나타낸다.

상기 첨도는 데이터의 분포도가 얼마나 뾰족한지의 정도를 나타내는 값이다. 도 6에서와 같이 양의 첨도는 첨도값이 양수이며, 기준인 점선보다 두껍다는 것을 나타내며, 음의 첨도는 기준보다 더 뾰족하다는 것을 나타낸다.

이와 같이 전류파형 분석부(180)에서는 아크 발생시 전류의 파형을 평균, 분산, 왜도 및 첨도의 통계학적인 디지털 신호처리를 통하여 아크 발생 여부를 분석하는 것을 특징으로 한다.

도 7에서는 이러한 평균, 분산 왜도 및 첨도값을 도출하는 수식을 도시하고 있다. 그리고, 도 8에서는 상기 통계학적인 알고리즘을 이용하여, 아크 발생시 전류 파형을 대상으로 평균,분산,왜도 및 첨도에 대한 분석 파형을 나타낸다. 아크 발생 전과 발생 후의 그래프가 선명하게 분리되어 나타남을 볼 수있으며, 이 파형을 기준으로 아크 발생 여부를 정확하게 판단 할 수 있다.

제어부(190)는 복합센서의 감지결과 즉, 상기 고주파 분석부(150)의 분석결과와 상기 전류파형 분석부(180)의 분석결과를 근거로 아크 발생여부를 판단하게 되는데, 상기 두 분석결과 모두가 아크가 발생 조건을 만족할 때에만 아크가 발생된 것으로 판단하여 콘트롤신호(CTL)를 출력한다.

차단기(CB)는 평상 시 온 상태를 유지하여 상용전원선(N,L)을 통해 공급되는 상용전원을 부하(180)에 전달한다. 그러나, 차단기(170)는 상기 상용전원선(N,L)에 아크가 발생될 때, 상기 제어부(190)로부터 공급되는 상기 콘트롤신호(CTL)에 의해 차단기(170)가 동작하여 부하(RL)에 공급되고 있던 상용전원을 차단된다.

도 4는 아크 고주파 커플링회로(110)로부터 출력되는 고주파신호의 주파수 스펙트럼 파형도이다. 여기서, 고주파신호의 시작 주파수는 0Hz 이고, 종료 주파수는 100MHz이다. 도 4의 (a)는 아크가 발생되지 않은 정상적인 상태에서 아크 고주파 커플링회로(110)로부터 출력되는 정상 상태의 고주파신호의 스펙트럼 파형도이고, (b)는 아크가 발생된 상태에서 출력되는 아크 고주파신호의 스펙트럼 파형도이다.

아크가 발생되지 않은 정상상태에서는 0Hz ~ 10MHz 대역에서 백그라운드 노이즈가 -45dBm 까지 형성되고, 40MHz ~ 100MHz 에서는 노이즈가 -85dBm 이하로 형성된 것을 알 수 있다. 그러나, 아크가 발생된 경우 전체적인 주파수 대역에서 노이즈가 상승함을 알 수 있으며, 특히 30MHz ~ 60MHz 사이에서는 노이즈가 20dBm 이상 두드러지게 상승된 것을 알 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 아크 검출 장치(100)의 아크 검출 동작을 나타낸 흐름도로서 이를 설명하면 다음과 같다.

아크고주파 커플링회로(110)는 상용전원선(N,L)으로부터 공급되는 60Hz 상용 전원은 차단하고, 1KHz ~ 100MHz 이상의 아크 고주파 신호를 추출한다(S1).

증폭부(120)는 상기와 같이 추출된 아크 고주파 신호를 공급받아 제1아날로그 디지털 변환기(140)의 입력 범위로 증폭하고, 대역통과필터부(130)는 상기 증폭된 아크 신호에 대하여 백그라운드 노이즈를 제거하고, 가장 두드러진 아크 신호만을 추출하며, 제1아날로그 디지털 변환기(140)는 상기 추출된 아날로그의 아크신호를 디지털로 변환한다(S2).

고주파 분석부(150)는 상기 디지털 신호로 변환된 아크 신호에 대하여 1KHz ~ 100MHz 대역의 고주파를 분해한 후 이를 분석한다(S3).

상기 아크 고주파 신호의 추출 동작과 동시에, 전류센서(CT)는 전원선에 흐르는 전류량을 검출하여 소정 레벨(예: 1/2500)로 축소된 형태의 전류신호를 출력한다(S4).

필터 및 증폭기(160)는 상기 전류신호 중에서 60Hz 이상의 전류신호는 차단하고 60Hz 이상의 전류신호를 통과시키되, 제2아날로그 디지털 변환기(170)의 입력 범위로 증폭하여 출력하며, 제2아날로그 디지털 변환기(170)는 상기 필터 및 증폭기(160)로부터 공급된는 아날로그의 전류신호를 디지털 신호로 변환한다(S5).

전류파형 분석부(180)는 상기 제2아날로그 디지털 변환기(170)로부터 공급되는 전류신호의 파형을 통계학적 분석기법으로 분석하여 그에 따른 분석결과를 출력한다(S6).

제어부(190)는 상기 고주파 분석부(150)의 분석결과와 상기 전류파형 분석부(180)의 분석결과를 근거로 아크 발생여부를 판단하게 되는데, 상기 두 분석결과 모두가 아크가 발생 조건을 만족할 때에만 아크가 발생된 것으로 판단하여 콘트롤신호를 출력한다(S7).

아크가 발생된 것으로 판단될 때 상기 콘트롤신호에 의해 차단기(CB)가 동작되어 부하(RL)에 공급되고 있던 상용전원이 차단된다(S8).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 아크 검출 장치 110 : 아크고주파 커플링회로
120 : 증폭부 130 : 대역통과필터 140 : 제1아날로그 디지털 변환기 150 : 고주파 분석부 160 : 필터 및 증폭기 170 : 제2아날로그 디지털 변환기
180 : 전류파형 분석부 190 : 제어부
CT : 변류기 CB : 차단기

Claims (8)

1. 상용전원선으로부터 고주파의 아크신호를 추출하는 아크 고주파 커플링회로;
   상기 아크신호를 증폭하는 증폭부;
   증폭된 상기 아크신호로부터 두드러진 아크신호만을 추출하는 대역통과필터;
   상기 대역통과필터로부터 공급되는 아날로그의 아크신호를 디지털신호로 변환하는 제1아날로그 디지털 변환기;
   상기 제1아날로그 디지털 변환기로부터 공급되는 디지털의 아크신호에 대하여 고주파를 분석하여 그 분석결과를 근거로 아크 발생 여부를 판단하는 고주파 분석부;
   상기 상용전원선에 흐르는 전류량을 검출하여 그에 따른 전류신호를 출력하는 변류기;
   상기 전류신호 중에서 소정 주파수 이상의 전류신호만 증폭하여 통과시키는 필터 및 증폭기;
   상기 필터 및 증폭기로부터 공급된는 아날로그의 전류신호를 디지털 신호로 변환하는 제2아날로그 디지털 변환기;
   상기 제2아날로그 디지털 변환기로부터 공급되는 전류신호의 파형을 통계학적 분석기법으로 분석하여 그에 따른 분석결과를 출력하는 전류파형 분석부; 및
   상기 고주파 분석부의 분석결과와 상기 전류파형 분석부의 분석결과 모두가 아크가 발생 조건을 만족할 때, 차단기를 구동시켜 부하에 공급되는 전원을 전원을 차단시키는 제어부를 포함하되,
   상기 아크 고주파 커플링회로는
   상기 상용전원선에 연결된 제1,2캐패시터로 이루어진 고주파통과필터;
   1차 코일의 양측 탭이 상기 제1,2캐패시터에 연결된 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 2차 코일의 양측 탭에 연결된 제3,4커패시터를 구비한 고주파 커플링부; 및
   상기 제3,4커패시터의 사이에 직렬 연결된 제1,2저항과, 상기 제1,2저항의 연결노드와 전원전압의 사이에 연결된 제5저항을 구비한 디씨 오프셋 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합센서를 이용한 아크 검출 장치.
   
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3. 제1항에 있어서, 상기 트랜스포머의 2차코일과 상기 제3,4커패시터는
   상기 아크신호를 커플링하는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 복합센서를 이용한 아크 검출 장치.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 아크신호의 주파수는
   상기 제3,4커패시터의 용량 조절에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 복합센서를 이용한 아크 검출 장치.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 디씨 오프셋 설정부는
   상기 고주파 커플링부에서 출력되는 상기 아크신호의 레벨을 미리 설정된 DC 레벨로 설정해 주는 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 복합센서를 이용한 아크 검출 장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 아크신호의 주파수는
   1KHz ~ 100MHz인 것을 특징으로 하는 복합센서를 이용한 아크 검출 장치.
   
7. 제1항에 있어서, 상기 소정 주파수는
   60Hz인 것을 특징으로 하는 복합센서를 이용한 아크 검출 장치.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 전류파형 분석부는
   전류 파형의 변형도를 분석하기 위한 알고리즘으로 평균,분산,왜도 및 첨도를 이용하는 것을 특징으로 하는 복합센서를 이용한 아크 검출 장치.
   

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