KR102292802B1 - 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실험계획법에 의해 개발된 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 및 그 제조 방법{High heat resistance cable for low speed electric vehicle battery wiring with eco-friendly insulation and the manufacturing method}
본 발명은 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실험계획법에 의해 개발된 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차에 가장 많이 적용되는 폴리머 리튬-이온방식의 배터리는 발열현상을 갖고, 고전압에서 구동되기 때문에, 배터리 부분의 배선은 고전압, 대전류 및 고내열성을 지닌 소재로 이루어져야 할 필요가 있다.
그러나, 전선의 내열성과 절연저항 상승을 위하여, 조사가교 타입의 폴리머를 사용하는데, 상기 조사가교 타입의 폴리머는 제조공정이 복잡하여, 제조 단가가 상승되는 문제점이 있다.
또한, 현재 대부분의 전기자동차 배터리 팩의 전선은 XL-PE(Cross-Linked Poly Ethlene) 재질의 1차 절연과 PVC(Poly Vinyl Chloride) 재질의 2차 절연재질을 이용하고 있으나, 상기 PVC(Poly Vinyl Chloride)는 환경 부하 물질인 할로겐 족의 재료로서, 화재 및 소각 처리의 경우, 염화수소 가스와 다이옥신이 발생되어 환경규제요건을 만족하지 못하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 배터리 배선에 이용되는 케이블은 기존 성능을 유지하거나 그 이상의 성능을 구현하면서, 가격경쟁력, 내열성 및 내압성을 갖출 수 있고, 환경규제요건을 만족시킬 수 있는 대체제가 필요한 상황이다.
종래의 일본공개특허 제2015-046372호는 하이브리드차나 전기 자동차 등의 전원 케이블로서, 도체와 상기 도체의 외주에 형성되는 절연층과 상기 절연층의 외주에 구비되는 편조 실드와 상기 편조 실드의 외주에 설치되는 시스를 구비하고, 상기 시스는 논할로겐 조성물이 상압 하에서 실란 가교된 실란 가교 조성물로 형성되어 있으며, 상기 논할로겐 조성물은 논할로겐 고무와 에틸렌계 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 폴리머에 실란 화합물을 그라프트 공중합시킨 실란 그라프트화 폴리머 100 중량부 및 산화 방지제 1 중량부 이상 10 중량부 이하로 함유하는 차폐 전기 절연 케이블에 관한 것이다.
또한 일본공개특허 제2012-174645호는 외층 절연층 14가 실리콘 고무 이외의 논할로겐 고무 100 질량부에 대해 힌더드 페놀 화합물과 티오에테르 화합물로 구성되는 첨가물을1~20질량부 포함한 논할로겐 가교 고무로 구성되는 금속편조 15에 접하는 외층 절연층 14를 가지는 차폐 실드 전기 절연 케이블에 관한 것이다.
일본공개특허 제2015-046372호 일본공개특허 제2012-174645호 한국공개특허 제2017-0105903호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, (1) PO에 적합한 고내열성/고인성 최적 엘라스토머 선정, (2) 난연제의 선정, (3) 산화방지제 및 가교 촉진제 선정과 실험계획법에 의한 최적화 실험을 실시하여 목표로 하는 값을 달성한 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 실험 계획법에 의해 목표하는 케이블의 성능을 달성할 수 있으면서도 가장 적정한 가격대의 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 실험 계획법에 의해 제조된 수십종의 고내열 케이블에 대하여 평가를 체계적으로 실시하여 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 자동차전자부품들의 안정성을 확보하고 각 전자부품 간의 상호 간섭 효과를 최소화하기 위한 조치로 전선의 노이즈 차폐 기술을 갖는 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 도체; 사익 도체를 감싸는 베이스 수지층; 상기 베이스 수지층을 감싸는 시스층;으로 이루어진 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블에 있어서, 상기 베이스 수지층은, 에틸렌-프로필렌계 고무, 폴리올레핀 수지, 열가소성 가황체(TPV), 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 트리알릴 이소시아누레이트(triallyisocyanurate), 트리알릴 시아누레이트(triallycyanurate), 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolporpane triacrylate), 스티렌계 엘라스토머, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 엘라스토머(SEBS), 폴리올레핀 엘라스토머 중에서 하나 이상 포함하고, 상기 시스층은, 난연제로 Mg(OH)2, Al(OH)3, 알루미늄 폴리포스피네이트, 알루미늄 포스피네이트, 칼슘 포스피네이트, 아연 포스피네이트, 트리페닐포스페이트, 트리알킬페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 프로필레이티드트리페닐포스페이트, 부틸레이티드트리페닐포스페이트 및 트리에틸포스페이트 중에서 하나 이상 포함하고, 가소제로는 프탈레이트계 가소제 및 에스테르계 가소제, 상기 프탈레이트계 가소제는 디-2-에틸헥실프탈레이트(DOP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디헵틸프탈레이트(DHP) 및 디이소데실프탈레이트(DIDP) 중에서 하나 이상 포함하며, 상기 베이스 수지층의 가교촉진제(D)로 TAIC, TMPTMA, ZnO, MgO 중에서 하나 이상을 포함하고, 가교를 위한 전자빔 전류범위는 전압레벨이 전혀 없는 10mA ~ 50mA 전자가속기를 사용한다.
상기 전자가속기는 2,000KW의 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔(Beam)형태로 주사(Scaning)하여 최적의 가교효과를 도출한다.
상기 베이스 수지층은, 제1 필러, 가교조제, 상용화제를 포함하는 제1 베이스 수지; 제2 필러를 포함하는 제2 베이스 수지; 및 인계 난연제 및 질소계 난연보조제를 포함하는 제3 베이스 수지;로 이루어지고, 상기 가교조제는 트리알릴 이소시아누레이트(triallyisocyanurate), 트리알릴 시아누레이트(triallycyanurate), 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolporpane triacrylate) 중에서 하나 이상을 포함한다.
본 발명은 전자가속기(전자선 조사장치)의 전압범위와, 전류 범위와, 편조선의 직경 및 편조테이프의 두께는 다구찌 실험계획법으로 선정되며, 상기 다구찌 실험계획법은, 전압의 크기(A0, A1, A2)와, 전류의 크기(B0, B1, B2)와, 편조선의 직경(C0, C2, C2) 및 편조테이프의 두께(D0, D1, D2)를 각각 3가지 검증 가능한 레벨(Level)로 선정하고, 이를 9번 실험을 위한 다구찌 L9(34) 직교 배열표(orthogonal array)의 순서에 따라 실험을 실시하여 각 인자별로 평균적으로 최적의 성능을 보인 최적 조합을 찾아내어 이루어지며, 상기 다구찌 실험계획법에 의해 선정된 조합에 따라 전압범위는 직류 1Mev에서 2Mev 까지 이며, 특히 전자빔 전류범위는 전압레벨이 전혀 없는 10mA ~ 50mA인 다구찌실험계획법을 이용한다.
본 발명은 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블의 성능을 최대화 할 수 있는 제조 조건을 찾기 위해, 성능 및 내구성의 예측에 필요한 특성치, 상기 특성치에 영향을 주는 인자 및 상기 인자의 인자수준을 결정하여 실험계획법에 의하여 실험 계획을 결정하는 실험계획 단계(S10); 상기 실험계획 단계(S10)에서 결정된 실험계획법에 의하여 실험하는 실험 단계(S20); 상기 실험 단계(S20)의 실험 결과를 이용하여 성능모델을 구축하는 성능모델구축 단계(S30); 및 상기 성능모델구축 단계(S30)의 결과를 이용하여 운전조건의 최적화 지점을 찾는 운전조건최적화 단계(S40);를 포함하며, 상기 실험계획 단계(S10)는 특성치 및 인자를 결정하는 변수결정 단계(S11); 및 상기 인자의 인자 수준을 결정하는 인자수준결정 단계(S12);를 포함하고, 상기 변수결정 단계(S11)의 특성치는 목표 셀 평균 전압 및 단위시간당 전압 감소율인 것을 특징으로 하며, 상기 변수결정 단계(S11)의 인자는 내열성 평가, 난연시험, 기계적 특성 평가, 가교도 측정 중 하나 이상인 것을 특징으로 하고, 상기 인자수준결정 단계(S12)의 인자 수준은 전자빔 전류범위로 전압레벨이 없는 10mA ~ 50mA로 하는 것을 특징으로 하며, 상기 실험 단계(S20)는 2백만eV (2,000KW, ZOMev)의 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔(Beam)형태로 주사(Scaning)하는 것을 기반으로 상기 인자에 해당하는 값을 조절하고, 상기 특성치의 측정이 가능하도록 준비하는 실험준비 단계(S21); 일정 시간 동안 전압이나 자장의 변화로 초진공상태에서 전자를 가속시키고 에너지의 전자선(ELECTRON BEAM)을 발생시켜 제품의 절연체에 가교반응을 일으키는 활성화 단계(S22);를 포함하고, 상기 성능모델구축 단계(S30)의 성능모델은 전자빔 전류범위, 가교반응 성능과 내구성을 고려한 모델이며, 상기 조건최적화 단계(S40)는 내열성 평가, 난연(flame test)시험, 기계적 특성(인장강도, 연신율 시험, 유연성)평가, 가교도 측정, RoHS(Pb, Hg, Cd, Cr6+, PBBs, PBDEs, Halogen 함유 유무)의 평가와, 목표한 최적의 가교효과를 도출할 수 있는 운전조건을 찾는다.,
상기 실험계획 단계(S10)는 특정한 실험조건(운전조건) 하에서 일정 기간 동안 수행하는 장기 테스트이다.
상기 성능모델구축 단계(S30)는 성능모델을 구축하기 위한 각각의 변수에 해당되는 값을 입력하는 변수입력 단계(S31); 상기 변수입력 단계(S31)에서 입력된 값을 이용하여 회귀분석 하는 회귀분석 단계(S32); 및 상기 회귀분석 단계(S20)에서 산출된 회귀 계수들을 이용하여 R2(R-square) 값이 가장 높은 회귀식을 성능모델로 결정하는 성능모델결정 단계(S33);를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 전압이나 자장의 변화로 초진공상태에서 전자를 가속시키고 에너지의 전자선(ELECTRON BEAM)을 발생시켜 제품의 절연체에 가교반응을 일으키는 전자빔조사가교 방식을 사용하여 절연체의 분자구조가 선상 구조에서 3차원망상 구조로 바뀌며 내열성, 가열변 형성, 난연성, 절연성, 물리적강도 및 작업성이 크게 향상된다.
또한 본 발명은 시험계획법에 의해 처방량을 수정하고 기 검토된 저가 원료로 대체하여 목표하는 케이블의 성능을 달성할 수 있으면서도 가장 적정한 가격대
또한 본 발명은 실험 계획법에 의해 제조된 수십종의 고내열 케이블에 대하여 내열성 평가, 난연 시험, 기계적 특성 등의 평가를 체계적으로 실시하여 최적화된 케이블을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 가교 촉진제나 안정제 등의 고가의 원료함량을 줄인 컴파운드의 조성을 개발할 경우, 케이블 제조 단가를 절감할 수 있다.
또한 본 발명은 전자가속기로 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔형태로 주사하여 최적의 가교효과를 도출할 수 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 전기 자동차 배터리 배선용 케이블의 설치 모습을 보여주는 도면이다.
도 2는 종래 발명에 따른 전기 자동차 배터리 배선용 케이블의 편조 차폐 등의 구성을 간략히 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블의 Filler(난연제) 첨가에 따른 Poly Ethylene 수지의 인장강도 및 연신율 변화를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블의 Si 코팅 분산 mechanism을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블의 MDH와 ATH의 전형적 물리적 속성을 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차 케이블 절연 처방 비율 및 단가 비율을 보여주는 표이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머의 조사 가교 mechanism을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전자빔 조사가교의 에너지 용량별 투과력 비교를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리머 리틈-이온 배터리 적용 NEV의 Impedence 특성 시험을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실험 계획법의 플로챠트를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 Shield Braid의 형상을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
실시예1
본 발명은 (1) PO에 적합한 고내열성/고인성 최적 엘라스토머 선정, (2) 난연제의 선정, (3) 산화방지제 및 가교 촉진제 선정과 실험계획법에 의한 최적화 실험을 실시하여 목표로 하는 값을 달성한다.
구체적으로 살펴보면, 특수 엘라스토머 선정에서 PO에 내열성 및 인성을 부여하는 엘라스토머를 적용, 최적의 첨가량을 선정한다.
본 발명의 난연제((flameretardants)의 선정에 있어서, 난연제는 유기계 난연제와 무기계 난연제로 구분되는데, 현재 할로겐 프리 전선 제조에 있어서는 유기물난연제(사용비율:35%)에 비하여 무기물난연제(사용비율:65%)를 채택하여 사용하고 있다.
무기계 난연제 중에서 Sb203도 우수한 난연 특성을 나타낸다고 하나, 본 발명에서는 Mg(OH)2 및 Al(OH)3 무기계 난연제를 적용할 예정이며, 최대의 분산 효과를 얻기 위해 입자 크기가 미세한 난연제를 첨가할 계획이다.
산화방지제(antioxidants)의 선정에 있어서, 전선의 산화 방지제로는 주로 페놀계, 유황계, 인계가 사용되고 있다. 본 발명에서는 페놀계 및 황계를 주로 사용하고, 필요에 따라서는 3종류의 산화 방지제를 혼합하여 첨가할 예정이며, 상기 3종류의 산화방지제 조합 첨가는 전선의 내열성에 큰 영향을 줄 것으로 판단된다.
또한 가교촉진제(cross-linkingagent)의 선정에 있어서, PE 및 PVC수지에 가교촉진제(Cross linking co-agent)를 첨가시키면 열에 의해 가교제가 분해되면서 oxyredical을 형성하고 이것이 수지의 petron을 해리함에 의해 C-Cbonding을 형성시킨다.
가교촉진(다관능기성모노머:MultifunctionMonomers)로는 TMA(TrimethylolpropaneTrimethacrylate), TAC(Triallylcyanurate), TAIC(TriallylIsocyanurate), HDDA(1.6Hexanedioldiacrylate)등 수종이 있으나, 본 발명에서는 TAIC, TMPTMA를 선정하여 첨가할 계획이다.
본 발명의 사전 연구 및 개발 결과 위의 고내열성/고인성 엘라스토머 및 첨가제를 PO에 가하여 제조하는 컴파운드의 조성표는 도 6과 같았다.
아래의 처방을 토대로 목표하는 케이블의 성능을 달성할 수 있으면서도 가장 적정한가격대의 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블의 실시예 개발하는 것이 본 발명의 또 하나의 목표이다.
상기 표의 분석결과 베이스레진으로 사용되는 레진 A, B, C의 경우 모두처방비율에비해단가점유율(%)은 낮은 부분을 차지하고 있어 처방 비율을 수정하거나 다른 저가 의원료를 사용한다고 해도 단가를 낮추는데 큰 영향을 주지 않을 것으로 판단된다.
이와는 상대적으로 난연제와 기타 첨가제, 특히 산화방지제 B, C 가교촉진제 A와 같은 경우는 처방 비율(%)에 비해 단가 점유율(%)이 높아서, 이 부분에 대해 시험계획법에 의해 처방량을 수정하고 기 검토된 저가 원료로 대체하였을 때 상당한 컴파운드 원료비용의 절감이 예상된다.
이상의 방법을 통하여 신규 처방된 컴파운드를 이용하여 저가형 저속 전기차(NEV) 배터리 배선용 케이블 시제품을 생산할 계획이다.
또한 실험 계획법에 의해 제조된 수십종의 고내열 케이블에 대하여 내열성 평가, 난연(flame test)시험, 기계적 특성(인장강도, 연신율 시험, 유연성)평가, 가교도 측정, RoHS(Pb, Hg, Cd, Cr6+, PBBs, PBDEs, Halogen 함유 유무) 등의 평가를 체계적으로 실시할 계획이다.
조사가교(Cross-linking)를 통한 절연저항(내전압) 및 내열성 향상 기술 개발 이상의 절연재료에 대한 조성개발을 통해 어느 정도의 절연저항과 내열성을 확보한후, 제조된 케이블의 절연에 대해 조사가교(Cross-linking) 처리를 실시하여 케이블의 절연에 대한 절연저항과 내열성을 한 단계 더 끌어올려야 목표로 하는 성능의 케이블을 제조할 수 있다(도 8 참조).
전자빔조사가교란 전압이나 자장의 변화로 초진공상태에서 전자를 가속시키고 에너지의 전자선(ELECTRON BEAM)을 발생시켜 제품의 절연체에 가교반응을 일으키는 공정을 말한다.
이와 같은 반응으로 절연체의 분자구조가 선상 구조에서 3차원망상 구조로 바뀌며 내열성, 가열변형성, 난연성, 절연성, 물리적강도 및 작업성(납땜성-납땜조 침적시 350도/5Sec에도 절연체 용융 및 수축이 없음)이 크게 향상되는 특징을 보인다.
또한 전자선을 이용한 조사 가교조건을 최적으로 설정하고, 그 조건을 반영하여 가교 촉진제나 안정제 등의 고가의 원료함량을 줄인 컴파운드의 조성을 개발할 경우, 케이블 제조 단가 절감에도 큰 영향을 준다.
본 발명에 적용할 전자가속기(전자선 조사장치)의 전압범위는 직류 1Mev에서 2M ev 까지이며, 특히 전자빔 전류범위는 전압레벨이 전혀 없는 10mA ~ 50mA이다.
본 발명에 따른 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블의 경우, 피복이 두꺼운 케이블의 종류가 많아 약 2백만eV (2,000KW, ZOMev)의 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔(Beam)형태로 주사(Scaning)하여 최적의 가교효과를 도출할 예정이다.
한편 자동차전자부품들의 안정성을 확보하고 각 전자부품 간의 상호 간섭 효과를 최소화하기 위한 조치로 전선의 노이즈(NOISE) 차폐 기술확보는 필수적이다.
전선의 차폐(Shield)란 외부로부터의 전기장, 자기장, 빛, 열 등의 영향을 차단하거나 반대로 외부로의 침입을 차단하는 것을 일컫는다.
차폐방법으로는 편조차폐(Braided Shield), 횡권차폐(Spiral/ServedShield), 테이프차폐(TapeShield)가 있으며 이중편조 차폐는 심선 위에 동선을 크로스시켜 차폐 구조를 만드는 방법으로서, 적당한 유연성과 기계적 강도를 가지고 있어 차폐 방법 중 가장 많이 사용되는 방법이다.
횡권차폐는 심선 위에 동선을 동일한 방향으로 감아서 차폐 구조를 만드는 방법이며, 편조차폐 보다 유연성이 좋으나 구조 안전성이 떨어지는 단점이 있다.
마지막으로 테이프 차폐는 심선 위에 알루미늄이나 동 등으로 테이프를 감아 차폐구조를 만드는 방법으로 단말가공이 용이하다는 장점이 있으나 연성이 부족하고, 굴곡에 취약하다.
본 발명에서의 개발케이블은 동력전달의 역할도 있지만 배선의 용이성 또한 중요한 요건이므로 Tin Annealed Copper 재질의 편조차폐방식을 적용하는 것이 바람직하다.
일반적으로 재료입량이 많고 단말 가공시 공수가 많이 들어가는 부분은 단점이지만, 저주파수의 기기에서는 가장 효과적인 방법이므로 금속편조의 구성을 가장 효율적으로 설계하여 편조율 90% 이상의 편조 구조임이 바람직하다.
본 발명의 편조차폐율에 영향을 미치는 요인은 d(편조선의 직경 또는 편조테이프의 두께), Di(편조층의 하경), De(편조층의 층심경) = Di + 2.25*d, L(편조피치), N(1타에 사용된 선재의 수, 통상 소선 합수라고 부름), W(테이프 편조를 사용하는 경우 테이프의 폭, 선편조의 경우 N*d), m(타수, 타란 각 소선이 감겨 있는 타래를 의미하며 영어로는 Spindle라고 한다. 통상 16타, 24타, 36타 중에서 선정한다.)등의 복잡한 상수와 변수가 있다.
이 조건들을 IEC 61196-1 에 따른 계산식을 이용하여 최종 편조율을 계산한다(도 11 참조).
실시예2
본 발명은 도체; 사익 도체를 감싸는 베이스 수지층; 상기 베이스 수지층을 감싸는 시스층;으로 이루어진 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블에 있어서, 상기 베이스 수지층은, 에틸렌-프로필렌계 고무, 폴리올레핀 수지, 열가소성 가황체(TPV), 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 트리알릴 이소시아누레이트(triallyisocyanurate), 트리알릴 시아누레이트(triallycyanurate), 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolporpane triacrylate), 스티렌계 엘라스토머, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 엘라스토머(SEBS), 폴리올레핀 엘라스토머 중에서 하나 이상 포함하고, 상기 시스층은, 난연제로 Mg(OH)2, Al(OH)3, 알루미늄 폴리포스피네이트, 알루미늄 포스피네이트, 칼슘 포스피네이트, 아연 포스피네이트, 트리페닐포스페이트, 트리알킬페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 프로필레이티드트리페닐포스페이트, 부틸레이티드트리페닐포스페이트 및 트리에틸포스페이트 중에서 하나 이상 포함하고, 가소제로는 프탈레이트계 가소제 및 에스테르계 가소제(프탈레이트계 가소제는 디-2-에틸헥실프탈레이트(DOP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디헵틸프탈레이트(DHP) 및 디이소데실프탈레이트(DIDP) 중에서 하나 이상 포함하며, 상기 베이스 수지층의 가교촉진제(D)로 TAIC, TMPTMA, ZnO, MgO 중에서 하나 이상을 포함하고, 가교를 위한 전자빔 전류범위는 전압레벨이 전혀 없는 10mA ~ 50mA 전자가속기를 사용한다.
상기 전자가속기는 2,000KW의 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔(Beam)형태로 주사(Scaning)하여 최적의 가교효과를 도출한다.
상기 베이스 수지층은, 제1 필러, 가교조제, 상용화제를 포함하는 제1 베이스 수지; 제2 필러를 포함하는 제2 베이스 수지; 및 인계 난연제 및 질소계 난연보조제를 포함하는 제3 베이스 수지;로 이루어지고, 상기 가교조제는 트리알릴 이소시아누레이트(triallyisocyanurate), 트리알릴 시아누레이트(triallycyanurate), 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolporpane triacrylate) 중에서 하나 이상을 포함한다.
본 발명은 전자가속기(전자선 조사장치)의 전압범위와, 전류 범위와, 편조선의 직경 및 편조테이프의 두께는 다구찌 실험계획법으로 선정되며, 상기 다구찌 실험계획법은, 전압의 크기(A0, A1, A2)와, 전류의 크기(B0, B1, B2)와, 편조선의 직경(C0, C2, C2) 및 편조테이프의 두께(D0, D1, D2)를 각각 3가지 검증 가능한 레벨(Level)로 선정하고, 이를 9번 실험을 위한 다구찌 L9(34) 직교 배열표(orthogonal array)의 순서에 따라 실험을 실시하여 각 인자별로 평균적으로 최적의 성능을 보인 최적 조합을 찾아내어 이루어지며, 상기 다구찌 실험계획법에 의해 선정된 조합에 따라 전압범위는 직류 1Mev에서 2M ev 까지이며, 특히 전자빔 전류범위는 전압레벨이 전혀 없는 10mA ~ 50mA인 다구찌 실험계획법을 이용한다.
바람직하게는 본 발명이 사용되는 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 부분에 피복이 두꺼운 케이블의 종류가 많아 약 2백만eV (2,000KW, ZOMev)의 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔(Beam)형태로 주사(Scaning)하여 최적의 가교효과를 도출할 수 있다.
본 발명의 일실시예로서 다구찌 최적화 설계에서 6개의 요인인자를 2수준인자 1개와 3수준인자 5개를 사용하는 최적의 조건으로 직교배열표인 L18 (21*35)을 사용하였다.
또 다른 실시예로서 본 발명은 제1 도체, 및 상기 제1 도체를 감싸는 제1 절연층을 포함하는 제1 전선; 제2 도체, 및 상기 제2 도체를 감싸는 제2 절연층을 포함하는 제2 전선; 및 상기 제1 전선 및 제2 전선을 감싸는 시스(Sheath)층;을 포함하며, 상기 제1 절연층은 제1 베이스 수지, 제1 필러, 및 가교조제를 포함하는 제1 조성물로 형성되고, 상기 제2 절연층은 제2 베이스 수지 및 제2 필러를 포함하는 제2 조성물로 형성되고, 상기 시스층은 제3 베이스 수지, 인계 난연제 및 질소계 난연보조제를 포함하는 제3 조성물로 형성되며, 상기 제1 베이스 수지는 에틸렌-프로필렌계 고무 및 폴리올레핀 수지를 포함하고, 상기 제2 베이스 수지는 폴리프로필렌계 수지 및 제1 스티렌계 엘라스토머 를 포함하고, 상기 제3 베이스 수지는 열가소성 폴리우레탄 수지(Thermoplastic polyurethane resin) 및 제2 스티렌계 엘라스토머를 포함한다.
상기 제1 스티렌계 엘라스토머 및 제2 스티렌계 엘라스토머는 각각 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 엘라스토머(SEBS)를 포함한다.
상기 인계 난연제는 알루미늄 폴리포스피네이트, 알루미늄 포스피네이트, 칼슘 포스피네이트, 아연 포스피네이트, 트리페닐포스페이트, 트리알킬페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 프로필레이티드트리페닐포스페이트, 부틸레이티드트리페닐포스페이트 및 트리에틸포스페이트 중에서 하나 이상 포함한다.
상기 가교조제는 트리알릴 이소시아누레이트, 트리알릴 시아누레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 중에서 하나 이상 포함한다.
다른 실시예로서 본 발명은 내부도체; 상기 내부도체를 감싸는 절연층; 및 상기 절연층을 감싸는 시스층;을 포함하며, 상기 절연층은 제1 베이스 수지, 상용화제, 및 제1 필러를 포함하는 제1 조성물로 형성되고, 상기 시스층은 제2 베이스 수지, 가소제, 난연제, 및 제2 필러를 포함하는 제2 조성물로 형성되며, 상기 제1 베이스 수지는 열가소성 가황체(TPV), 및 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 포함하며, 상기 제2 베이스 수지는 폴리염화비닐(PVC) 및 극성 폴리올레핀 엘라스토머를 포함하고, 상기 가소제는 프탈레이트계 가소제 및 에스테르계 가소제를 포함하며, 상기 프탈레이트계 가소제는 디-2-에틸헥실프탈레이트(DOP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디헵틸프탈레이트(DHP) 및 디이소데실프탈레이트(DIDP) 중에서 하나 이상 포함한다.
상기 에스테르계 가소제는 에틸헥실아디페이트(DOA), 디이소부틸아디페이트(DIBA), 디부틸아디페이트(DBA), 아디프산 에스테르, 아디프산 폴리에스테르, 트리-2-에틸헥실트리멜리테이트(TOTM), 및 트리이소노닐트리멜리테이트(TINTM) 중에서 하나 이상 포함한다.
또 다른 실시예로서 본 발명은 케이블 내부에 도체선을 형성하고, 상기 도체선의 외부에 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 고밀도폴리에틸렌(HDPE), 폴리올레핀(PO)로 구성된 피복조성물로 케이블을 피복형성한 자동차용 배터리 케이블 제조에 있어서, 상기에서 피복 형성된 케이블을 그루브 타입의 2개의 캡스탄 롤을 통과시키는 터널식 방사선 조사 가교 반응한다(도 7 참조).
또한 본 발명은 (A) 폴리우레탄 엘라스토머, (B) 가교조제, (C) 안정화제, (D) 가교촉진제 및 (E) 활제를 포함하며, 상기 가교조제(B)는 TAIC(Triallyl Isocyanurate), TAC(Triallyl cyanurate), TMPTMA(Trimethylopropane Trimethacrylate) 및 TMPTA(Trimethylolpropane Triacrylate) 중에서 하나 이상 포함하며, 상기 가교촉진제(D)는 ZnO 및 MgO 중에서 하나 이상을 포함하고, 상기 활제(E)는 칼슘계, 아연계 및 아마이드계 중에서 하나 이상 포함한다.
본 발명의 일실시예로서 도체, 상기 도체를 감싸는 내화층 및 상기 내화층을 감싸는 절연층을 포함하는 하나 이상의 코어; 상기 하나 이상의 코어를 전체적으로 감싸고 세라믹 컴파운드를 포함하는 난연층; 및 상기 난연층을 감싸는 시스층을 포함한다.
상기 내화층은 마이카 테이프 1매에 의해 형성되고, 상기 마이카 테이프는 상기 마이카 층 하부에 적층되고 유리사의 직조로 형성된 유리사 직물층 및 상기 유리사 직물층 하부에 적층되고 마이카 분말 또는 금속수산화물 코팅에 의해 형성된 보강층을 포함한다.
시스층은 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 올레핀과 극성단량체의 공중합체를 포함하는 기재 수지 및 금속수산화물계 무기난연제를 포함하고, 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 하나 이상의 코어; 상기 하나 이상의 코어를 감싸는 금속차폐층; 및 상기 금속차폐층을 감싸고 제1항 또는 제2항의 시스 조성물로부터 형성된 시스층을 포함한다.
상술한 본 발명의 실시예를 제조하는 방법으로는 내부도체 둘레에 제1 베이스 수지, 상용화제, 및 제1 필러를 포함하는 제1 조성물을 피복하여 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 절연층의 둘레에 제2 베이스 수지, 가소제, 난연제, 및 제2 필러를 포함하는 제2 조성물을 피복하여 시스층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 베이스 수지는 열가소성 가황체(TPV), 및 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 포함한다.
상기 제2 베이스 수지는 폴리염화비닐(PVC) 및 극성 폴리올레핀 엘라스토머를 포함한다.
상기 가소제는 프탈레이트계 가소제 및 에스테르계 가소제를 포함하며,
상기 프탈레이트계 가소제는 디-2-에틸헥실프탈레이트(DOP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디헵틸프탈레이트(DHP) 및 디이소데실프탈레이트(DIDP) 중에서 하나 이상 포함한다.
상기 에스테르계 가소제는 에틸헥실아디페이트(DOA), 디이소부틸아디페이트(DIBA), 디부틸아디페이트(DBA), 아디프산 에스테르, 아디프산 폴리에스테르, 트리-2-에틸헥실트리멜리테이트(TOTM), 및 트리이소노닐트리멜리테이트(TINTM) 중에서 하나 이상 포함한다.
본 발명에서 설명하는 다구찌 실험계획법(Design of Experiments; 도 10 참조)은 해결하고자 하는 문제에 대하여 실험을 어떻게 실시하고, 데이터를 어떻게 취하며, 어떠한 통계적 방법으로 분석하면 최소의 실험횟수로 최대의 정보를 얻을 수 있는가를 계획하는 것이다.
이러한 구체적인 실험계획법을 통해 반응(특성치)에 유의한 요인을 찾아내고 유의 정도를 평가할 수 있으며, 작은 영향 밖에 미치지 못하는 요인들은 전체적으로 어느 정도의 영향을 주고, 측정오차는 어느 정도인가를 알아낼 수 있다.
또한, 유의한 영향을 미치는 원인들이 어떠한 조건을 가질 때 가장 바람직한 반응을 얻을 수 있는가를 결정할 수 있다.
또한 실험계획에서 직교란 어떤 요인이 어떤 수준에 대해서나, 다른 요인의 수준이 같은 횟수씩 나타나는 상태를 말한다. 직교배열표는 각 열이 직교가 되게 미리 만들어 놓은 표이다.
즉, 어떤 수준에 대해서나 다른 열의 전체 수준이 같은 횟수씩 나타나도록 구성되어 있다.
이는 직교배열법에 의한 실험 배치를 위하여 사용되며, 인자의 수가 많을 경우에 주효과와 기술적으로 의미가 있는 2인자 교호작용을 검출하고, 기술적으로 의미 없는 교호작용과 고차의 교호작용에 관한 정보를 희생시켜서, 실험계획을 간단히 짤 수 있도록 만들어 놓았다.
직교배열표에 의해 실험을 함으로써 실험의 크기를 확대시키지 않고도 실험에 많은 인자를 짜 넣을 수 있으며, 실험의 실시가 용이하고 실험 데이터로부터 분산 분석 또한 쉽게 할 수 있는 것이다.
일반적인 전기자동차용 케이블의 중요 요구조건을 충족시키기 위해서는 PCH고내열성-고인성 엘라스토머첨가, 적절한 난연제, 산화방지제의 선정, 전자선(방사선) 조사에 적합한 최적 가교도를 형성하는 가교 촉진제의 선정이 필수불가결하다.
목적하는 케이블을 제조하기 위해서는 수십종에 달하는 첨가제에 대하여 체계적으로 실험함과동시에 제품의 가격경쟁력도 동시에 확보하여야 하는 어려움이 있다.
전기자동차용 친환경 고내열 케이블 제조에 있어서 예비 실험한 결과,PE는 난연제의 첨가량이증가함에 따라 인장강도 및 연신율(유연성)이 저하되는 것을 확인하였다.
따라서 유연성 향상이 하나의 큰 과제라 할 수 있다. 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 소량의 난연제 첨가량으로 큰효과를 얻기 위하여 입자 크기가 미세한 난연제를 첨가한다. 소량 첨가 최적 분산 효과로 연신율 저하로 오는 유연성 저하 문제를 해결한다.
실시예3
본 발명의 특징은 전압이나 자장의 변화로 초진공상태에서 전자를 가속시키고 에너지의 전자선(ELECTRON BEAM)을 발생시켜 제품의 절연체에 가교반응을 일으키는 활성화 저하로 오는 유연성 저하에 영향을 주는 인자로는 2백만eV (2,000KW, ZOMev)의 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔(Beam)형태로 주사(Scaning)하는 것 등이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실험계획법을 이용한 (1) PO에 적합한 고내열성/고인성 최적 엘라스토머 선정, (2) 난연제의 선정, (3) 산화방지제 및 가교 촉진제 선정 최적화 방법은 실험계획 단계(S10), 실험 단계(S20), 성능모델구축 단계(S30) 및 운전조건최적화 단계(S40)를 포함한다.
실험계획 단계(S10)는 본 발명에 따른 케이블의 성능 및 내구성의 예측에 필요한 특성치, 상기 특성치에 영향을 주는 인자 및 상기 인자의 인자수준을 결정하여 실험계획법에 의하여 실험 계획을 결정한다.
여기서 인자수준은 선택 가능한 인자의 범위를 말하며, 인자수준에 해당하는 범위에서 실험에 사용할 인자를 선택할 수 있다.
실험계획법(DOE, Design of Experiments)은 수리 통계학에 기반하며 불필요한 실험을 줄이고 통계적 분석을 통해 최대의 정보를 얻기 위해 실험을 계획하는 것을 말한다.
실험계획법은 어떤 요인이 반응에 유의한지 정량적으로 판단하고, 유의하지 않은 인자의 영향도와 측정오차를 판단하며, 유의한 인자의 반응에 대한 최적값을 도출하는 것을 목적으로 한다.
실험계획법은 다음과 같은 방법으로 순차적으로 수행한다. 먼저 실험의 목적을 설정하고 특성치를 선택한 다음 특성치에 영향을 주는 인자를 결정한다.
그 후, 인자의 수준을 결정하고, 결정된 인자의 수준에서 실험에 사용할 인자의 수를 결정한 후, 실험의 목적에 맞는 실험 배치법을 선택하고 실험 계획에 따라 실험을 수행하여 결과를 분석한다.
상기 실험계획 단계(S10)는 특정한 실험조건(운전조건) 하에서 일정기간동안 수행하는 장기 테스트인 것을 특징으로 할 수 있다.
내구성 테스트 실험은 실험 대상에 열악한 환경과 조건을 부여하여 단기간 내에 수행하는 가혹조건 테스트와 특정한 실험 조건 하에서 장기간 동안 수행하는 장기 테스트로 나눌 수 있다.
가혹조건 테스트는 상대적으로 짧은 시간을 통해 결과를 관찰할 수 있지만, 최적화된 운전조건을 도출하기 위해 필요한 특정 운전조건 하에서의 성능 및 내구성 결과는 알 수 없으나, 장기 테스트는 특정 운전조건 하에서의 성능 및 내구성 결과를 이용하여 최적화된 특정 운전 조건을 도출할 수 있다.
하지만, 장기 테스트를 통해 최적화된 특정 운전 조건을 도출하기 위해서는 시간과 경제적인 관점에서 많은 제약이 있다. 이를 극복하기 위해 실험계획법을 도입하여 실험을 수행할 수 있다.
성능모델구축 단계(S30)는 상기 실험 단계(S20)의 실험 결과를 이용하여 성능모델을 구축한다.
이때, 상기 성능모델구축 단계(S30)는 변수입력 단계(S31), 회귀분석 단계(S32) 및 성능모델결정 단계(S33)를 포함할 수 있다.
변수입력 단계(S31)는 성능모델을 구축하기 위한 각각의 변수에 해당되는 값을 입력한다.
회귀분석 단계(S32)는 상기 변수입력 단계(S31)에서 입력된 값을 이용하여 회귀분석 한다.
여기에서 본 발명에 따른 회귀분석은 특성치의 변화를 제어인자의 조합으로 설명하는 다변량 분석기법을 말한다.
구체적으로 살펴보면, 모집단에 대한 설명, 예측 및 예측치의 추정, 확대해석, 회귀식의 모수추정, 통제 모형의 선정 상관관계, 상호 관련성 파악, 관계의 크기와 유의도, 관계의 성격(부호)를 구하기 위해 회귀분석을 사용하며, 종속변수 Y 를 설명하는데 k 개의 독립변수인 X1, X2, .... , Xk 를 도입할 때 다중회귀모형은 수학식 1과 같이 정의된다.
Figure 112019104251805-pat00001
위의 회귀모형은 각 독립변수에 대한 1차 항만을 포함하고 있는데 경우에 따라서는 2차항 이상의 고차항이나 교호작용항이 모형에 수학식 2와 같이 포함될 수 있다.
Figure 112019104251805-pat00002
고차항은 그 독립변수와 비선형관계에 있을 때 적합시키기 위한 것으로 고차항이 포함된 식과 같은 모형을 다항식모형이라고 한다.
다중회귀모형은 Y항, X항, 모수, 오차를 각각 벡타와 행렬로 표현함으로써 수학식 3과 같이 간단한 형태로 나타낼 수 있다.
Figure 112019104251805-pat00003
이 때 다중회귀모델은 수학식 4와 같은 간단한 형태로 나타낼 수 있다
Figure 112019104251805-pat00004
오차항 벡타
Figure 112019104251805-pat00005
은 정규분포를 따르는 n개의 확률변수 들로 이루어졌기 때문에 다변량 정규분포를 따른다.
회귀계수들의 추정은 최소자승법에 근거한다. 오차항의 제곱합
Figure 112019104251805-pat00006
는 수학식 5와 같이 표현된다.
Figure 112019104251805-pat00007
최소자승법에 의한 회귀계수의 추정은 제곱합
Figure 112019104251805-pat00008
를 각
Figure 112019104251805-pat00009
에 대하여 편미분하고 이를 0으로 하는 수학식 6과 같은 연립방정식을 풀어
Figure 112019104251805-pat00010
들을 구하는 것이다.
Figure 112019104251805-pat00011
위의 연립방정식을 만족하는
Figure 112019104251805-pat00012
를
Figure 112019104251805-pat00013
라 하면 다음 관계가 성립하는데 이를 정규방정식(수학식 7)이라 한다.
Figure 112019104251805-pat00014
위 정규방정식을 벡타-행렬식으로 표현하면 수학식 8과 같다
Figure 112019104251805-pat00015
여기서
Figure 112019104251805-pat00016
는
Figure 112019104251805-pat00017
의 전치행렬을 의미하며,
Figure 112019104251805-pat00018
의 최소자승추정량은 수학식 9와 같다.
Figure 112019104251805-pat00019
여기서
Figure 112019104251805-pat00020
는
Figure 112019104251805-pat00021
의 역행렬을 의미한다.
성능모델결정 단계(S33)는 상기 회귀분석 단계(S32)에서 산출된 회귀 계수들을 이용하여 R2(R-square) 값이 가장 높은 회귀식을 성능모델로 결정한다.
구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블의 성능을 최대화 할 수 있는 제조 조건을 찾기 위해, 성능 및 내구성의 예측에 필요한 특성치, 상기 특성치에 영향을 주는 인자 및 상기 인자의 인자수준을 결정하여 실험계획법에 의하여 실험 계획을 결정하는 실험계획 단계(S10); 상기 실험계획 단계(S10)에서 결정된 실험계획법에 의하여 실험하는 실험 단계(S20); 상기 실험 단계(S20)의 실험 결과를 이용하여 성능모델을 구축하는 성능모델구축 단계(S30); 및 상기 성능모델구축 단계(S30)의 결과를 이용하여 운전조건의 최적화 지점을 찾는 운전조건최적화 단계(S40);를 포함하며, 상기 실험계획 단계(S10)는 특성치 및 인자를 결정하는 변수결정 단계(S11); 및 상기 인자의 인자 수준을 결정하는 인자수준결정 단계(S12);를 포함하고, 상기 변수결정 단계(S11)의 특성치는 목표 셀 평균 전압 및 단위시간당 전압 감소율인 것을 특징으로 하며, 상기 변수결정 단계(S11)의 인자는 내열성 평가, 난연시험, 기계적 특성 평가, 가교도 측정 중 하나 이상인 것을 특징으로 하고, 상기 인자수준결정 단계(S12)의 인자 수준은 전자빔 전류범위로 전압레벨이 없는 10mA ~ 50mA로 하는 것을 특징으로 하며, 상기 실험 단계(S20)는 2백만eV (2,000KW, ZOMev)의 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔(Beam)형태로 주사(Scaning)하는 것을 기반으로 상기 인자에 해당하는 값을 조절하고, 상기 특성치의 측정이 가능하도록 준비하는 실험준비 단계(S21); 일정 시간 동안 전압이나 자장의 변화로 초진공상태에서 전자를 가속시키고 에너지의 전자선(ELECTRON BEAM)을 발생시켜 제품의 절연체에 가교반응을 일으키는 활성화 단계(S22);를 포함하고, 상기 성능모델구축 단계(S30)의 성능모델은 전자빔 전류범위, 가교반응 성능과 내구성을 고려한 모델이며, 상기 조건최적화 단계(S40)는 내열성 평가, 난연(flame test)시험, 기계적 특성(인장강도, 연신율 시험, 유연성)평가, 가교도 측정, RoHS(Pb, Hg, Cd, Cr6+, PBBs, PBDEs, Halogen 함유 유무)의 평가와, 목표한 최적의 가교효과를 도출할 수 있는 운전조건을 찾는다.
상기 실험계획 단계(S10)는 특정한 실험조건(운전조건) 하에서 일정 기간 동안 수행하는 장기 테스트이다.
상기 성능모델구축 단계(S30)는 성능모델을 구축하기 위한 각각의 변수에 해당되는 값을 입력하는 변수입력 단계(S31); 상기 변수입력 단계(S31)에서 입력된 값을 이용하여 회귀분석 하는 회귀분석 단계(S32); 및 상기 회귀분석 단계(S32)에서 산출된 회귀 계수들을 이용하여 R2(R-square) 값이 가장 높은 회귀식을 성능모델로 결정하는 성능모델결정 단계(S33);를 포함한다.
실시예 4
본 발명은 (A) 폴리카보네이트계 수지 20 내지 90 중량%; 및 (B) 메타크릴레이트계 수지 10 내지 80 중량%;로 이루어지는 기초수지 100 중량부에 대하여, (C)난연제 1 내지 50 중량부; 및 (D) 알루미늄 실리케이트 무기 필러 1 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내스크래치 난연성 열가소성 수지 조성물을 배터리 배선용 고내열 케이블의 베이스 수지층에 더 첨가하여 난연성을 높일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019104251805-pat00022
(상기 식에서, A는 단일 결합, C1-C5 의 알킬렌, C1-C5의 알킬리덴, C5-C6 의 시클로알킬리덴, -S-또는 SO2-를 나타낸다.)
상기 화학식 1의 디페놀의 구체예로서는 4,4'-디히드록시디페닐, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판, 2,4-비스-(4-히드록시페닐)-2-메틸부탄, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-시클로헥산, 2,2-비스-(3-클로로-4-히드록시페닐)-프로판, 2,2-비스-(3,5-디클로로-4-히드록시페닐)-프로판 등을 들 수 있다.
이외에도 시스층에는 충격보강제와 산화방지제, 내부활제, 흡습제, 가공안정제, 중금속 불활성화제, 발포제, 다작용성 모노머 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 여기에서 외부활제는 지방산계, 지방산 염, 지방산 아마이드, 실리콘계 활제 및 특수 등급 왁스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함한다.
실시예 5
일실시예로서 실험계획법 실행시 베이스 수지층 및 시스층을 이루는 물질 또는 상기 다른 실시예에 따른 베이스 수지층을 포함하는 각각의 두 데이터 doc1, doc2 사이의 자카드 유사도 J(doc1, doc2)에 따른 두 집합의 교집합 크기를 두 집합의 합집합 크기로 나눈 값으로 두 물질의 유사도를 측정하여 실험계획할 수 있다.
결론적으로 아래와 같이 유사도가 0.091로 나오면 두 개의 데이터가 상당히 유사한 물질로 판별되어 중앙 처리부(100)가 판단하여 실험계획에 단순화하여 사용할 수 있다.
즉 유사도가 높은 물질은 어느 한쪽의 물질만 실험해도 되므로 실험횟수와 시간이 기존 실험계획법 보다 2배 이상 절약된다.
Figure 112019104251805-pat00023

Claims (8)

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  2. 삭제
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  5. 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블의 성능을 최대화 할 수 있는 제조 조건을 찾기 위해, 성능 및 내구성의 예측에 필요한 특성치, 상기 특성치에 영향을 주는 인자 및 상기 인자의 인자수준을 결정하여 실험계획법에 의하여 실험 계획을 결정하는 실험계획 단계(S10);
    상기 실험계획 단계(S10)에서 결정된 실험계획법에 의하여 실험하는 실험 단계(S20);
    상기 실험 단계(S20)의 실험 결과를 이용하여 성능모델을 구축하는 성능모델구축 단계(S30); 및
    상기 성능모델구축 단계(S30)의 결과를 이용하여 운전조건의 최적화 지점을 찾는 조건최적화 단계(S40);를 포함하며,
    상기 실험계획 단계(S10)는
    특성치 및 인자를 결정하는 변수결정 단계(S11); 및
    상기 인자의 인자 수준을 결정하는 인자수준결정 단계(S12);를 포함하고,
    상기 변수결정 단계(S11)의 특성치는 저속 전기 자동차 배터리 셀의 평균 전압 및 단위시간당 전압 감소율의 목표치인 것을 특징으로 하며,
    상기 변수결정 단계(S11)의 인자는 내열성 평가, 난연시험, 기계적 특성 평가, 및 가교도 측정을 통하여 구하며,
    상기 인자수준결정 단계(S12)의 인자 수준은 전자빔 전류범위로 10mA ~ 50mA로 하며,
    상기 실험 단계(S20)는 2백만eV의 고전압을 발전시켜 생성된 전자를 빔 형태로 주사하는 것을 기반으로 상기 인자에 해당하는 값을 조절하고, 상기 특성치의 측정이 가능하도록 준비하는 실험준비 단계(S21);
    일정 시간 동안 전압이나 자장의 변화로 초진공상태에서 전자를 가속시키고 에너지의 전자선을 발생시켜 제품의 절연체에 가교반응을 일으키는 활성화 단계(S22);를 포함하는 것을 특징으로 하는 실험계획법을 이용한 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실험계획 단계(S10)는
    특정한 실험조건 하에서 일정 기간 동안 수행하는 장기 테스트인 것을 특징으로 하는 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 성능모델구축 단계(S30)는
    성능모델을 구축하기 위한 각각의 변수에 해당되는 값을 입력하는 변수입력 단계(S31);
    상기 변수입력 단계(S31)에서 입력된 값을 이용하여 회귀분석하는 회귀분석 단계(S32); 및
    상기 회귀분석 단계(S32)에서 산출된 회귀 계수들을 이용하여 R2 값이 가장 높은 회귀식을 성능모델로 결정하는 성능모델결정 단계(S33);를 포함하는 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 성능모델구축 단계(S30)의 성능모델은 전자빔 전류범위, 가교반응 성능과 내구성을 고려한 모델이며,
    상기 조건최적화 단계(S40)는 내열성 평가, 난연시험, 기계적 특성 평가, 가교도 측정, RoHS의 평가와, 목표한 최적의 가교효과를 도출할 수 있는 운전조건을 찾는 것을 특징으로 하는 실험계획법을 이용한 친환경 절연재를 적용한 저속 전기 자동차 배터리 배선용 고내열 케이블 제조 방법.
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