KR102475895B1 - Current sensor made of carbon nanotube wire with current conduction wires to be measured - Google Patents

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순다르 모하나
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Abstract

본 발명은 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서 에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 탄소나노튜브 권선이 적용되고, 측정하고자 하는 전류인 측정대상전류가 도통되는 션트 저항 및 상기 션트 저항에 흐르는 측정대상전류에 의해 발생된 전압을 측정하여 전류치를 계측하는 전류계측부를 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서를 제공할 수 있다.
또한, 탄소나노튜브 권선이 적용되고, 측정하고자 하는 전류인 측정대상전류가 도통되는 1차측 권선; 자성체로 형성되어, 상기 1차측 권선에 도통되는 측정대상전류에 의해 자계가 발생하는 코어 및 상기 코어에 발생한 자계 또는 자계에 의해 유도되는 전류에 따른 전류치를 계측하는 전류계측부를 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서를 제공할 수 있다.The present invention relates to a current sensor in which a current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding. It is possible to provide a current sensor in which a current conducting wire to be measured is made of carbon nanotube windings, including a current measurement unit that measures the voltage generated by the current to be measured flowing through the shunt resistor and measures the current value.
In addition, a primary side winding to which a carbon nanotube winding is applied and a current to be measured, which is a current to be measured, is conducted; Conducting current to be measured including a core made of a magnetic material and generating a magnetic field by the current to be measured that is conducted in the primary winding and a current measuring unit that measures the current value according to the current induced by the magnetic field generated in the core or the current induced by the magnetic field It is possible to provide a current sensor made of carbon nanotube winding wire.

Description

측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서{Current sensor made of carbon nanotube wire with current conduction wires to be measured}Current sensor made of carbon nanotube wire with current conduction wires to be measured}

본 발명은 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정대상전류가 도통되는 1차측 권선에 탄소나노튜브 권선을 적용함으로써, 측정대상전류가 도통될 시 온도 변화에 따른 저항값의 변화가 민감하지 않아 정밀도가 향상된 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서에 관한 것이다.The present invention relates to a current sensor in which a current conducting wire to be measured is made of carbon nanotube windings. The present invention relates to a current sensor in which a measurement object current conducting wire with improved precision is made of a carbon nanotube winding because the change in resistance value according to the temperature change is not sensitive when the temperature is changed.

전류 센서는 회로에 흐르는 전류치를 측정하는 센서로서, 측정대상 전류 또는 측정대상 전류에 의해 유도되는 전류를 도통시키는 전선 또는 저항에 일반적으로 구리(Cu)를 적용하고 있다.A current sensor is a sensor that measures a current value flowing in a circuit, and copper (Cu) is generally applied to a wire or resistor that conducts a current to be measured or a current induced by the current to be measured.

그러나, 구리는 온도 변화에 따른 저항값의 변화가 커 전류측정의 정밀도를 저하시키거나, 온도 변화를 억제하기 위해 방열부를 구비함으로써 전류센서의 가격, 무게 및 크기가 증가하는 문제가 있다.However, since copper has a large change in resistance value according to temperature change, the precision of current measurement is reduced, or the price, weight, and size of the current sensor increase due to a heat dissipation unit to suppress the temperature change.

한편, 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube)는 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 대롱 모양을 이루는 신소재로서 기계적, 전기적, 물리적 특성이 기존보다 우수하며, 내부 연결구조에 따라 도체, 반도체 또는 절연체로 활용될 수 있어 다양한 산업 분야에 활용이 증가되고 있다.On the other hand, carbon nanotube (CNT) is a new material in which carbons connected by hexagonal rings form a long tube shape, and its mechanical, electrical, and physical properties are superior to those of the existing ones. It can be used and its use in various industrial fields is increasing.

탄소나노튜브는 구리와 비교하였을 때, 전기전도도가 1000배 높고, 무게가 1/8로 가벼우며, 인공적으로 생산이 가능하여 생산 비용 절감이 가능함은 물론 생산 과정에서 미세먼지가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 또한 탄소나노튜브의 열 전도도는 6000W/m.k로, 이는 구리 및 알루미늄과 비교하였을 때 약 14배 내지 17배에 해당한다.Compared to copper, carbon nanotubes have the advantage of being 1000 times higher in electrical conductivity, 1/8 lighter in weight, reducing production costs as they can be produced artificially, and not generating fine dust during the production process. have. In addition, the thermal conductivity of carbon nanotubes is 6000 W/m.k, which is about 14 to 17 times greater than that of copper and aluminum.

이러한 장점을 갖는 탄소나노튜브를 전선(electric wire)으로 사용하기 위해서는 절연을 위한 외피가 필요하다. 즉 일반적으로 케이블 용으로 사용되는 탄소나노튜브 권선은 절연외피 제작공정이 필수로 추가되어 생산비용의 증가를 초래하며, 절연외피에 의해 그 무게 및 크기가 증가하는 문제가 있다.In order to use the carbon nanotube having these advantages as an electric wire, an outer shell for insulation is required. That is, carbon nanotube windings generally used for cables require an insulation sheath manufacturing process, resulting in an increase in production cost, and there is a problem in that the weight and size increase due to the insulation sheath.

종래 기술로 한국등록특허 제10-1939539호(차폐 구조를 가지는 로고스키 코일 전류 센서)가 공개되어 있다.As a prior art, Korean Patent Registration No. 10-1939539 (Rogowski coil current sensor having a shielded structure) has been disclosed.

상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 측정대상전류가 도통되는 1차측 권선에 탄소나노튜브 권선을 적용함으로써, 측정대상전류가 도통될 시 온도 변화에 따른 저항값의 변화가 민감하지 않아 정밀도가 향상된 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서를 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problem, the present invention applies a carbon nanotube winding to the primary side winding where the current to be measured is conducted, so that the change in resistance value due to temperature change is not sensitive when the current to be measured is conducted, resulting in high accuracy. An object of the present invention is to provide a current sensor in which an improved measurement target current conducting wire is made of carbon nanotube winding.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 탄소나노튜브 권선이 적용되고, 측정하고자 하는 전류인 측정대상전류가 도통되는 션트 저항 및 상기 션트 저항에 흐르는 측정대상전류에 의해 발생된 전압을 측정하여 전류치를 계측하는 전류계측부를 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서를 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, the current sensor in which the measurement target current conduction wire according to the first embodiment of the present invention is made of carbon nanotube winding is applied with the carbon nanotube winding, and the measurement target current is the current to be measured. It is possible to provide a current sensor in which a current-conducting wire to be measured is made of carbon nanotube windings, including a shunt resistor that conducts and a current measuring unit that measures the voltage generated by the current to be measured flowing through the shunt resistor and measures the current value. have.

또한 전압 또는 전류를 증폭시키는 신호증폭기를 더 포함할 수 있다.In addition, a signal amplifier for amplifying voltage or current may be further included.

여기서, 상기 탄소나노튜브 권선은 복수의 탄소나노튜브 가닥이 서로 꼬인(twisted) 구조 또는 땋인(braided) 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the carbon nanotube winding is characterized in that a plurality of carbon nanotube strands are formed in a twisted structure or a braided structure.

또한, 상기 탄소나노튜브 권선은 복수의 탄소나노튜브 가닥과 금속선이 혼합되어 서로 꼬인(twisted) 구조 또는 땋인(braided) 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the carbon nanotube winding is characterized in that a plurality of carbon nanotube strands and a metal wire are mixed to form a twisted structure or a braided structure.

또한, 상기 탄소나노튜브 권선은 내심 권선 및 상기 내심 권선과 동축을 가지며, 상기 내심 권선을 감싸는 형태로 구성되는 외심 권선을 포함할 수 있다.In addition, the carbon nanotube winding may include an inner winding and an outer winding having a coaxial shape with the inner winding and surrounding the inner winding.

또한, 상기 탄소나노튜브 권선은 상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 적어도 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the carbon nanotube winding is characterized in that at least one of the inner winding and the outer winding is composed of a plurality of carbon nanotube strands.

또한, 상기 탄소나노튜브 권선은 상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 적어도 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥이 서로 꼬인(twisted) 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the carbon nanotube winding is characterized in that at least one of the inner winding and the outer winding is formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands are twisted with each other.

또한, 상기 탄소나노튜브 권선은 상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 적어도 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥이 서로 땋인(braided) 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the carbon nanotube winding is characterized in that at least one of the inner winding and the outer winding is formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands are braided with each other.

또한, 상기 탄소나노튜브 권선은 상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 적어도 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥을 장방향으로 연결시킨 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the carbon nanotube winding is characterized in that at least one of the inner winding and the outer winding is formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands are connected in a long direction.

또한, 상기 탄소나노튜브 권선은 상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥이 서로 꼬인(twisted) 구조 또는 땋인(braided) 구조로 형성되고, 나머지 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥을 장방향으로 연결시킨 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the carbon nanotube winding, one of the inner winding and the outer winding is formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands are twisted or braided, and the other is a plurality of carbon nanotube strands It is characterized in that it is formed in a structure connected in the long direction.

또한 본 발명의 제2 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 탄소나노튜브 권선이 적용되고, 측정하고자 하는 전류인 측정대상전류가 도통되는 1차측 권선; 자성체로 형성되어, 상기 1차측 권선에 도통되는 측정대상전류에 의해 자계가 발생하는 코어 및 상기 코어에 발생한 자계 또는 자계에 의해 유도되는 전류에 따른 전류치를 계측하는 전류계측부를 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서를 제공할 수 있다.In addition, the current sensor in which the current conducting wire to be measured according to the second embodiment of the present invention is made of carbon nanotube winding is applied to the carbon nanotube winding, and the primary winding in which the current to be measured, the current to be measured, is conducted; Conducting current to be measured including a core made of a magnetic material and generating a magnetic field by the current to be measured that is conducted in the primary winding and a current measuring unit that measures the current value according to the current induced by the magnetic field generated in the core or the current induced by the magnetic field It is possible to provide a current sensor made of carbon nanotube winding wire.

또한, 상기 코어에 코일 형태로 감겨져, 자계에 의해 유도되는 전류를 도통하는 2차측 권선을 더 포함할 수 있다.In addition, a secondary side winding may be further included which is wound around the core in the form of a coil and conducts a current induced by a magnetic field.

또한 상기 전류계측부는, 상기 코어에 설치되어, 상기 코어에 발생한 자계를 전압으로 변환시키는 홀 소자; 상기 홀 소자로부터 전류가 흐르는 2차측 권선 및 상기 2차측 권선과 연결되어 전압 또는 전류를 측정하여 전류치를 계측하는 계측기를 포함할 수 있다.In addition, the current measuring unit is installed in the core, Hall element for converting the magnetic field generated in the core into a voltage; A secondary winding through which current flows from the Hall element and a meter connected to the secondary winding to measure voltage or current to measure a current value.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 측정대상전류가 도통되는 1차측 권선에 탄소나노튜브 권선을 적용함으로써, 측정대상전류가 도통될 시 온도 변화에 따른 저항값의 변화가 민감하지 않아 정밀도가 향상될 수 있다.As described above, in the current sensor in which the target current conducting wire according to the embodiment of the present invention is made of carbon nanotube winding, the target current to be measured is conducted by applying the carbon nanotube winding to the primary side winding where the target current to be measured is conducted. The change in resistance value according to the temperature change is not sensitive, so the precision can be improved.

또한 방열부, 절연외피 등이 필요하지 않아 기존 구리 등을 사용하는 전류센서에 비해 가격, 무게 및 크기를 최소화 시킬 수 있다.In addition, it does not require a heat dissipation part or an insulating sheath, so the price, weight, and size can be minimized compared to current sensors using copper.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2의 (a) 및 (b)는 도 1의 전류센서에 적용되는 탄소나노튜브 권선의 일 예를 나타낸 도면.
도 3의 (a) 및 (b)는 도 1의 전류센서에 적용되는 탄소나노튜브 권선의 다른 예를 나타낸 도면.
도 4 내지 도 11은 도 1의 전류센서에 적용되는 탄소나노튜브 권선의 또 다른 예를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서의 일 예를 나타낸 도면.
도 13의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서의 다른 예를 나타낸 도면.
도 14의 (a) 및 (b)는 탄소나노튜브 권선과 구리 권선을 실험을 위해 설치한 사진.
도 15는 탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 온도 변화에 따른 DC 저항값 그래프.
도 16의 (a) 내지 (d)는 온도에 따른 탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 표피 깊이 분석 결과 그래프.
도 17은 탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 주파수 및 온도 변화에 따른 AC-DC 저항 그래프.1 is a view schematically showing a current sensor in which a current-conducting wire to be measured according to a first embodiment of the present invention is made of a carbon nanotube winding.
Figures 2 (a) and (b) are views showing an example of a carbon nanotube winding applied to the current sensor of Figure 1.
Figure 3 (a) and (b) is a view showing another example of the carbon nanotube winding applied to the current sensor of Figure 1.
4 to 11 are views showing another example of a carbon nanotube winding applied to the current sensor of FIG. 1;
12 is a view showing an example of a current sensor in which a current conducting wire to be measured according to a second embodiment of the present invention is made of a carbon nanotube winding.
13(a) and (b) are diagrams showing another example of a current sensor in which a current conducting wire to be measured according to a second embodiment of the present invention is made of a carbon nanotube winding.
14 (a) and (b) are photographs of carbon nanotube windings and copper windings installed for experiments.
15 is a graph of DC resistance values according to temperature changes of carbon nanotube windings and copper windings.
16 (a) to (d) are graphs of skin depth analysis results of carbon nanotube windings and copper windings according to temperature.
17 is a graph of AC-DC resistance according to changes in frequency and temperature of a carbon nanotube winding and a copper winding.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the description of the present invention with reference to the drawings is not limited to specific embodiments, and various transformations may be applied and various embodiments may be applied. In addition, the content described below should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In the following description, terms such as first and second are terms used to describe various components, and are not limited in meaning per se, and are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Like reference numbers used throughout this specification indicate like elements.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 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.Singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "include", "include" or "have" described below are intended to designate that features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist. should be construed, and understood not to preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 17을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 17 attached.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2의 (a) 및 (b)는 도 1의 전류센서에 적용되는 탄소나노튜브 권선의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 3의 (a) 및 (b)는 도 1의 전류센서에 적용되는 탄소나노튜브 권선의 다른 예를 나타낸 도면이며, 도 4 내지 도 11은 도 1의 전류센서에 적용되는 탄소나노튜브 권선의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing a current sensor in which a current conducting wire to be measured according to a first embodiment of the present invention is made of a carbon nanotube winding, and FIG. 2 (a) and (b) are the current sensor of FIG. 1 3 (a) and (b) are views showing another example of the carbon nanotube winding applied to the current sensor of FIG. 1, and FIGS. 11 is a diagram showing another example of a carbon nanotube winding applied to the current sensor of FIG. 1 .

본 발명의 제1 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 일반적으로 사용되는 구리를 전기전도도 및 열전도도가 우수하고 온도에 따른 저항변화율이 작은 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube)로 대체함으로써, 온도변화에 민감하지 않고 전류치의 측정정밀도가 우수한 전류센서를 제공하고자 한다.According to the first embodiment of the present invention, the current sensor in which the current conducting wire to be measured is made of carbon nanotube windings is made of carbon nanotubes, which have excellent electrical conductivity and thermal conductivity and a small resistance change rate with temperature (copper, which is generally used) By replacing it with CNT: Carbon Nano Tube), it is intended to provide a current sensor that is not sensitive to temperature change and has excellent measurement accuracy of current value.

탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube)는 구리(Cu)와 비교하였을 때, 전기전도도가 1000배 높고, 무게가 1/8로 가벼우며, 인공적으로 생산이 가능하여 생산 비용 절감이 가능함은 물론 생산 과정에서 미세먼지가 발생하지 않는다는 장점 이 있다. 또한 탄소나노튜브의 열 전도도는 6000W/m.k로, 이는 구리 및 알루미늄과 비교하였을 때 약 14배 내지 17배에 해당한다.Compared to copper (Cu), carbon nanotubes (CNTs) have 1000 times higher electrical conductivity, 1/8 the weight, and can be artificially produced, reducing production costs as well as reducing production costs. It has the advantage that fine dust is not generated during the process. In addition, the thermal conductivity of carbon nanotubes is 6000 W/m.k, which is about 14 to 17 times greater than that of copper and aluminum.

이러한 특징을 갖는 탄소나노튜브를 전류센서에 적용할 시 절연외피가 없는 탄소나노튜브 권선(1)으로 제작하여 사용함으로써, 무게, 크기 및 가격을 최소화할 수 있다.When applying the carbon nanotubes having these characteristics to the current sensor, the weight, size and price can be minimized by manufacturing and using the carbon nanotube winding wire 1 without an insulating sheath.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 션트 저항(1), 전류계측부(2) 및 신호증폭기(3)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the current sensor in which the current conducting wire to be measured according to the first embodiment of the present invention is made of carbon nanotube winding includes a shunt resistor (1), a current measuring unit (2), and a signal amplifier (3). can do.

션트 저항(1)은 측정하고자 하는 전류인 측정대상전류(I)가 직접 도통될 수 있다.The shunt resistor 1 may directly conduct the measurement target current I, which is a current to be measured.

일반적으로, 션트 저항(1)은 저항값이 낮은 저항을 말하며, 저항을 통해 발생하는 전압을 통해 전류치를 측정하도록 하는데 주로 사용된다. 션트 저항(1)에 측정대상전류(I)가 도통되면 저항값에 의해서 손실이 발생하고, 이로 인하여 저항 및 도선 온도가 상승할 수 있다.In general, the shunt resistor 1 refers to a resistor having a low resistance value, and is mainly used to measure a current value through a voltage generated through the resistor. When the current to be measured (I) is conducted in the shunt resistor 1, a loss occurs due to the resistance value, and as a result, the resistance and the temperature of the wire may rise.

본 발명에서는 이러한 저항값의 변화를 최소화하기 위해 션트 저항(1)에 탄소나노튜브 권선(10)을 적용한 것이다.In the present invention, the carbon nanotube winding 10 is applied to the shunt resistor 1 in order to minimize such a change in resistance value.

션트 저항(1)은 탄소나노튜브 권선(10)이 적용됨으로써, 온도 변화에 따라 저항값의 변화가 크지 않아 전류 측정 정밀도가 향상되도록 할 수 있다.Since the carbon nanotube winding 10 is applied to the shunt resistor 1, it is possible to improve current measurement accuracy by not having a large change in resistance value according to a temperature change.

이러한 션트 저항(1)은 탄소나노튜브 권선(10)이 권선되는 형태로 적용될 수 있는 권선 저항이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 탄소나노튜브 권선(10)에 대해서는 하기에서 도 2 내지 도 11을 참조하여 자세하게 설명하기로 한다.The shunt resistor 1 is preferably a winding resistor that can be applied in a form in which the carbon nanotube winding 10 is wound, but is not limited thereto. The carbon nanotube winding 10 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 11 below.

전류계측부(2)는 션트 저항에 흐르는 측정대상전류에 의해 발생된 전압을 측정하여 전류치를 계측할 수 있다. 이에 한정되지 않고, 전류를 측정하여 전류치를 계측할 수도 있다.The current measurement unit 2 may measure the current value by measuring the voltage generated by the current to be measured flowing through the shunt resistor. It is not limited to this, and the current value can also be measured by measuring the current.

측정대상전류(I)가 도통되는 션트 저항(1)과 연결되어 션트 저항(1)에 발생된 전압을 측정하거나, 신호증폭기(3)를 통해 증폭된 전압을 측정할 수도 있다.The current to be measured (I) may be connected to the shunt resistor 1 that conducts to measure the voltage generated in the shunt resistor 1 or the voltage amplified through the signal amplifier 3 may be measured.

신호증폭기(3)는 션트 저항(1)에 발생된 전압을 증폭시킬 수 있다. 이는 측정되는 전압값이 너무 낮을 경우 측정정확도가 낮아질 수 있기 때문에, 측정되는 신호를 증폭시켜 보다 정확한 계측이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.The signal amplifier 3 may amplify the voltage generated in the shunt resistor 1. Since measurement accuracy may be lowered when the measured voltage value is too low, a more accurate measurement can be performed by amplifying the measured signal.

도 2 내지 도 11을 참조하여, 탄소나노튜브 권선(1)에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Referring to FIGS. 2 to 11 , the carbon nanotube winding 1 will be described in more detail.

탄소나노튜브 권선(1)은 탄소나노튜브로 형성되는 전선으로, 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)으로 형성됨이 보다 바람직하나, 이에 한정되지 않고, 하나의 탄소나노튜브 가닥(100)으로 구성될 수도 있다.The carbon nanotube winding 1 is an electric wire formed of carbon nanotubes, and more preferably formed of a plurality of carbon nanotube strands 100, but is not limited thereto, and may be composed of one carbon nanotube strand 100. may be

또한 탄소나노튜브 권선(1)은 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)과 복수의 금속선(101)을 혼합하여 구성할 수도 있다.In addition, the carbon nanotube winding 1 may be configured by mixing a plurality of carbon nanotube strands 100 and a plurality of metal wires 101.

도 2를 참조하면, 탄소나노튜브 권선(1)은 일 예로 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)이 서로 꼬인(twisted) 구조로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the carbon nanotube winding 1 may have, for example, a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are twisted with each other.

여기서 꼬인(twisted) 구조는 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)을 말아 꼰 스크류 형상을 나타내는 구조로, 로프(twisted rope) 구조일 수 있다.Here, the twisted structure is a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are rolled and twisted to form a screw shape, and may be a twisted rope structure.

또한 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)과 금속선(101)이 혼합되어 서로 꼬인(twisted) 구조를 형성할 수도 있다.In addition, a plurality of carbon nanotube strands 100 and the metal wire 101 may be mixed to form a twisted structure.

도 3을 참조하면, 탄소나노튜브 권선(1)은 다른 예로 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)이 서로 땋인(braided) 구조로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3 , as another example, the carbon nanotube winding 1 may be formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are braided with each other.

여기서 땋인(braided) 구조는 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)에 브레이딩 공정을 적용하여 형성된 브레이디드 구조일 수 있다.Here, the braided structure may be a braided structure formed by applying a braiding process to the plurality of carbon nanotube strands 100.

또한 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)과 금속선(101)이 혼합되어 형성될 수도 있다(도 3의 (b)).In addition, it may be formed by mixing a plurality of carbon nanotube strands 100 and the metal wire 101 (Fig. 3(b)).

이와 같은 탄소나노튜브 권선(1)은 단일 탄소나노튜브 가닥(100)으로 이루어지는 권선에 비해 견고한 구조를 가질 수 있으며, 이에 다양한 외부 조건 하에서도 일차원 전도 특성을 유지할 수 있다.Such a carbon nanotube winding 1 may have a more robust structure than a winding made of a single carbon nanotube strand 100, and thus may maintain one-dimensional conduction characteristics under various external conditions.

도 4를 참조하면, 탄소나노튜브 권선(1)은 또 다른 예로, 내심 권선(10a) 및 외심 권선(10b)을 포함하는 동축 구조를 가질 수 있다.Referring to FIG. 4 , as another example, the carbon nanotube winding 1 may have a coaxial structure including an inner winding 10a and an outer winding 10b.

내심 권선(10a)은 탄소나노튜브 권선(1)의 중심에 형성될 수 있다.The inner winding 10a may be formed at the center of the carbon nanotube winding 1.

외심 권선(10b)은 내심 권선(10a)과 동축을 가지며 내심 권선(10a)을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.The outer core winding 10b may be coaxial with the inner winding 10a and may be formed in a form surrounding the inner winding 10a.

여기서 내심 권선(10a) 및 외심 권선(10b) 중 적어도 하나는 하나 이상의 탄소나노튜브 가닥(100)으로 구성될 수 있다. 이때 금속선(101)이 포함될 수도 있다.Here, at least one of the inner winding 10a and the outer winding 10b may be composed of one or more carbon nanotube strands 100 . In this case, the metal line 101 may be included.

예를 들어, 내심 권선(10a)과 외심 권선(10b) 모두 하나 이상의 탄소나노튜브 가닥(100)으로 구성될 수 있다. For example, both the inner winding 10a and the outer winding 10b may be composed of one or more carbon nanotube strands 100 .

또는 내심 권선(10a)이 하나 이상의 탄소나노튜브 가닥(100)으로 구성되고 외심 권선(10b)이 하나 이상의 금속선(101)으로 구성될 수 있다. 이와 반대로, 내심 권선(10a)이 하나 이상의 금속선(101)으로 구성되고 외심 권선(10b)이 하나 이상의 탄소나노튜브 가닥(100)으로 구성될 수 있다.Alternatively, the inner winding 10a may be composed of one or more carbon nanotube strands 100 and the outer winding 10b may be composed of one or more metal wires 101. Conversely, the inner winding 10a may be composed of one or more metal wires 101 and the outer winding 10b may be composed of one or more carbon nanotube strands 100.

이하의 설명에서는 내심 권선(10a) 및 외심 권선(10b)이 모두 하나 이상의 탄소나노튜브 가닥(100)으로 구성된 것을 예로 들어 설명하기로 한다.In the following description, an example in which both the inner winding 10a and the outer winding 10b are composed of one or more carbon nanotube strands 100 will be described.

내심 권선(10a)과 외심 권선(10b)은 각각 꼬인(twisted) 구조, 땋인(braided) 구조 및 장방향으로 연결시킨 구조 중 하나로 이루어질 수 있다.The inner winding 10a and the outer winding 10b may each have one of a twisted structure, a braided structure, and a structure connected in a long direction.

먼저, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 내심 권선(10a) 및 외심 권선(10b) 모두 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)이 서로 꼬인(twisted) 구조로 형성될 수 있다. 이때, 꼬인 방향은 반대로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 동일하게 이루어질 수도 있다.First, referring to FIGS. 4 to 6 , both the inner winding 10a and the outer winding 10b may be formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are twisted with each other. At this time, the twist direction may be reversed, but is not limited thereto and may be identical.

이때 외심 권선(10b)은 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)이 서로 땋인(braided) 구조로 형성될 수도 있다.At this time, the outer core winding 10b may be formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are braided with each other.

또한 외심 권선(10b)은 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)을 장방향으로 연결시킨 구조로 형성될 수도 있다.In addition, the outer core winding 10b may be formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are connected in a long direction.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 내심 권선(10a) 및 외심 권선(10b) 모두 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)이 서로 땋인(braided) 구조로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 9 , both the inner winding 10a and the outer winding 10b may have a plurality of carbon nanotube strands 100 formed in a braided structure.

이때 외심 권선(10b)은 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)이 서로 꼬인(twisted) 구조로 형성될 수도 있다.In this case, the outer core winding 10b may be formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are twisted with each other.

또한 외심 권선(10b)은 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)이 서로 땋인(braided) 구조로 형성될 수도 있다.In addition, the outer core winding 10b may be formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are braided with each other.

도 10 및 도 11을 참조하면, 내심 권선(10a)은 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)을 장방향으로 연결시킨 구조로 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11 , the inner winding 10a may have a structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are connected in a long direction.

외심 권선(10b)은 복수의 탄소나노튜브 가닥(100)이 서로 꼬인(twisted) 구조 또는 땋인(braided) 구조로 형성될 수 있다.The outer core winding 10b may be formed in a twisted or braided structure in which a plurality of carbon nanotube strands 100 are twisted with each other.

이와 같은 탄소나노튜브 권선(1)은 동축 구조로 이루어져 있어 표피가 벗겨지더라도 일차원 전도 특성을 유지할 수 있다.Since the carbon nanotube winding 1 has a coaxial structure, even if the outer skin is peeled off, one-dimensional conduction characteristics can be maintained.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 13의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서의 다른 예를 나타낸 도면이다.FIG. 12 is a view showing an example of a current sensor in which the current conducting wire to be measured is made of carbon nanotube windings according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 13 (a) and (b) are the second embodiment of the present invention. It is a diagram showing another example of a current sensor in which the measurement object current conducting wire according to the second embodiment is made of carbon nanotube winding.

본 발명의 제2 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 코어(5)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.A current sensor in which the current conducting wire to be measured according to the second embodiment of the present invention is made of a carbon nanotube winding may be formed in a structure including a core 5.

이 경우 홀 소자(60) 여부에 따라 두 가지 형태로 이루어질 수 있다.In this case, it can be made in two forms depending on whether or not the Hall element 60 is present.

먼저 일 예로, 도 12를 참조하면 본 발명의 제2 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 1차측 권선(4), 코어(5), 전류계측부(6), 2차측 권선(7) 및 신호증폭기(미도시)를 포함할 수 있다.First, as an example, referring to FIG. 12, the current sensor in which the current conducting wire to be measured according to the second embodiment of the present invention is made of carbon nanotube winding has a primary winding 4, a core 5, and a current measuring unit 6 ), a secondary winding 7 and a signal amplifier (not shown).

1차측 권선(4)은 측정하고자 하는 전류, 즉 측정대상전류(I)가 직접적으로 흐르는 전선일 수 있다. 이러한 1차측 권선(4)은 탄소나노튜브 권선(10)이 적용되는 것이 바람직하다.The primary side winding 4 may be a wire through which a current to be measured, that is, a current to be measured (I) directly flows. It is preferable that the carbon nanotube winding 10 is applied to the primary side winding 4 .

코어(5)는 자성체로 형성될 수 있으며, 중심 내부로 1차측 권선(4)이 지나가도록 링 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 이루어질 수도 있다.The core 5 may be formed of a magnetic material and may be formed in a ring shape so that the primary side winding 4 passes through the center, but is not limited thereto and may be formed in various shapes.

이에 1차측 권선(4)에 전류가 흐르면, 측정하고자 하는 전류(1차측 전류)에 의해 자계가 발생하고, 코어(5) 내부의 자계 변화에 따라 코어(5)에 전류(2차측 전류)가 유도될 수 있다.Accordingly, when a current flows in the primary winding 4, a magnetic field is generated by the current to be measured (primary current), and a current (secondary current) is generated in the core 5 according to a change in the magnetic field inside the core 5. can be induced.

전류계측부(6)는 코어(5)에 발생한 자계에 의해 유도되는 전류에 따른 전류치를 계측할 수 있다. 즉, 2차측 권선(7)으로 도통되는 전류에 따른 전류치를 계측할 수 있다. The current measurement unit 6 may measure a current value according to a current induced by a magnetic field generated in the core 5 . That is, the current value according to the current conducted through the secondary side winding 7 can be measured.

이러한 전류계측부(6)는 전류의 값을 측정하는 전류계로 이루어지거나, 저항을 구비하여 저항(션트 저항)에 발생하는 전압을 측정해 전압값을 전류값으로 변환하는 장치로 이루어질 수도 있다.The current measuring unit 6 may be composed of an ammeter for measuring a current value or may be composed of a device having a resistor and measuring a voltage generated in a resistor (shunt resistor) and converting a voltage value into a current value.

신호증폭기(미도시)는 2차측 권선(7)으로부터 나오는 전류를 증폭시킬 수 있다.A signal amplifier (not shown) may amplify the current from the secondary winding 7 .

2차측 권선(7)은 코어(5)에 코일 형태로 감겨져, 측정하고자 하는 전류에 의해서 코어(5)에 유도된 전류를 도통할 수 있다. 전류계측부(6)로 도통시켜 전압 또는 전류의 측정으로 전류치가 계측되도록 할 수 있다. The secondary winding 7 is wound around the core 5 in the form of a coil, and can conduct a current induced in the core 5 by a current to be measured. The current value can be measured by measuring the voltage or current by conducting the current through the current measuring unit 6 .

다른 예로, 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 1차측 권선(4), 코어(5), 전류계측부(6) 및 신호증폭기(8)를 포함하고, 전류계측부(6)는 홀 소자(60), 2차측 권선(61) 및 계측기(62)를 포함할 수 있다.As another example, referring to FIG. 13 , the current sensor in which the current conducting wire to be measured according to the second embodiment of the present invention is made of a carbon nanotube winding includes a primary winding 4, a core 5, and a current measuring unit 6. ) and a signal amplifier 8, and the current measuring unit 6 may include a Hall element 60, a secondary winding 61 and a meter 62.

1차측 권선(4)은 측정하고자 하는 전류, 즉 측정대상전류(I)가 직접적으로 흐르는 전선일 수 있다. 이러한 1차측 권선(4)은 탄소나노튜브 권선(10)이 적용되는 것이 바람직하다.The primary side winding 4 may be a wire through which a current to be measured, that is, a current to be measured (I) directly flows. It is preferable that the carbon nanotube winding 10 is applied to the primary side winding 4 .

코어(5)는 자성체로 형성될 수 있으며, 중심 내부로 1차측 권선(4)이 지나가도록 링 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 이루어질 수도 있다.The core 5 may be formed of a magnetic material and may be formed in a ring shape so that the primary side winding 4 passes through the center, but is not limited thereto and may be formed in various shapes.

이에 1차측 권선(4)에 전류가 흐르면, 측정하고자 하는 전류(1차측 전류)에 의해 자계가 발생하고, 발생된 자계가 코어(5) 내부에 설치된 홀 소자(60)에 가해질 수 있다.Accordingly, when current flows through the primary side winding 4, a magnetic field is generated by the current to be measured (primary side current), and the generated magnetic field can be applied to the Hall element 60 installed inside the core 5.

전류계측부(6)는 홀 소자(60)를 통해 코어(5)에 발생한 자계에 따른 전류치를 계측하는 전류치를 계측할 수 있다.The current measurement unit 6 may measure a current value according to a magnetic field generated in the core 5 through the Hall element 60 .

홀 소자(60)는 코어(5)에 설치되어, 코어(5)에 발생한 자계를 전압으로 변환시킬 수 있다.The Hall element 60 is installed on the core 5 and can convert a magnetic field generated in the core 5 into a voltage.

보다 구체적으로, 홀 소자(60)는 자계가 가해지면, 자계에 대한 직각 방향으로 기전력이 발생하고 전압(전위차)에 의해 전류가 유도될 수 있다.More specifically, when a magnetic field is applied to the Hall element 60, an electromotive force is generated in a direction perpendicular to the magnetic field, and a current may be induced by a voltage (potential difference).

2차측 권선(61)은 홀 소자(60)에 연결되어, 홀 소자(60)로부터 유도된 전류가 흐를 수 있다.The secondary side winding 61 is connected to the Hall element 60, and a current induced from the Hall element 60 may flow.

여기서 2차측 권선(61)은 계측기(62)로 바로 연결되거나, 코어(5)에 코일 형태로 감겨진 후 계측기(62)에 연결될 수도 있다. Here, the secondary winding 61 may be directly connected to the meter 62 or may be wound around the core 5 in a coil form and then connected to the meter 62 .

계측기(62)는 2차측 권선(61)에 연결되어 유도된 전류의 전압 또는 전류를 측정할 수 있다.A meter 62 may be connected to the secondary winding 61 to measure the voltage or current of the induced current.

신호증폭기(8)는 홀 소자(60)로부터 유도된 전류의 출력전류 또는 출력전압을 증폭시킬 수 있는 것으로, 홀 소자(60)와 2차측 권선(61)과 사이에 설치될 수 있다.The signal amplifier 8 can amplify the output current or output voltage of the current induced from the Hall element 60, and may be installed between the Hall element 60 and the secondary winding 61.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서는 측정대상전류가 도통되는 1차측 권선에 탄소나노튜브 권선을 적용함으로써, 측정대상전류가 도통될 시 온도 변화에 따른 저항값의 변화가 민감하지 않아 정밀도가 향상될 수 있다.As described above, the current sensor in which the current conducting wire to be measured according to the embodiment of the present invention is made of carbon nanotube windings applies the carbon nanotube winding to the primary winding where the target current to be measured is conducted, thereby measuring the current to be measured. When is conducted, the change in resistance value according to the temperature change is not sensitive, so the precision can be improved.

또한 방열부, 절연외피 등이 필요하지 않아 기존 구리 등을 사용하는 전류센서에 비해 가격, 무게 및 크기를 최소화 시킬 수 있다.In addition, it does not require a heat dissipation part or an insulating sheath, so the price, weight, and size can be minimized compared to current sensors using copper.

상기에서 본 발명의 실시예에 따른 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서를 제1 및 제2 실시예로 나누어서 설명하였으나, 이는 설명의 편의성 및 이해가 쉽도록 하기 위해 실시예를 나눠 설명한 것으로, 각 실시예에 한정되는 것이 아니며, 실시예의 구성은 설계 변경하여 서로 적용될 수 있다.In the above, the current sensor in which the current conducting wire to be measured according to the embodiment of the present invention is made of carbon nanotube winding has been described by dividing it into the first and second embodiments, but this is explained in the embodiment for convenience and easy understanding of explanation has been described separately, and is not limited to each embodiment, and the configuration of the embodiment can be applied to each other by design change.

이하, 상기에서 설명한 본 발명에 대해 실험예 및 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 본 발명이 반드시 이들 실험예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention described above will be described in more detail with examples and examples. However, the present invention is not necessarily limited to these experimental examples and examples.

[실험예 1] 온도 변화에 따른 저항값 측정[Experimental Example 1] Resistance value measurement according to temperature change

탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 온도 변화에 따른 저항값을 측정하기 위하여, 도 14와 같이, 50cm의 탄소나노튜브 권선(0.8mm)과 구리 권선(0.2mm)을 'ㄷ'자 형태로 설치하여 온도 변화(0~100℃)에 따라 DC 전류에 의한 저항값을 측정하였다.In order to measure the resistance value according to the temperature change of the carbon nanotube winding and the copper winding, as shown in FIG. The resistance value by DC current was measured according to the temperature change (0 ~ 100 ℃).

그 결과는 도 15와 같다.The results are shown in FIG. 15 .

도 15는 탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 온도 변화에 따른 DC 저항값 그래프이다.15 is a graph of DC resistance values according to temperature changes of a carbon nanotube winding and a copper winding.

도 15를 보면 알 수 있듯이, 탄소나노튜브 권선 보다 구리 권선의 DC 저항변동률이 높은 것을 확인할 수 있었다. 이는 구리 권선의 온도 계수(temperature coefficient)가 더 크다는 것을 의미한다.As can be seen in FIG. 15, it was confirmed that the DC resistance fluctuation rate of the copper winding was higher than that of the carbon nanotube winding. This means that the copper winding has a higher temperature coefficient.

따라서 탄소나노튜브 권선이 구리 권선 보다 온도 변화가 큰 고전력 회로 부품으로 사용되기에 적합하다고 판단된다.Therefore, it is determined that the carbon nanotube winding is suitable for use as a high-power circuit component having a greater temperature change than the copper winding.

[실험예 2] 온도 변화에 따른 표피 깊이 측정[Experimental Example 2] Measurement of epidermal depth according to temperature change

탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 온도 변화에 따른 표피 깊이를 측정하기 위하여, 10MHz의 주파수(AC)로 고정하여 각 온도(25℃, 75℃)에서 표피 깊이(δ)를 측정하였다.In order to measure the skin depth according to the temperature change of the carbon nanotube winding and the copper winding, the skin depth (δ) was measured at each temperature (25 ° C, 75 ° C) by fixing the frequency (AC) of 10 MHz.

그 결과는 도 16과 같다.The results are shown in FIG. 16 .

도 16의 (a) 내지 (d)는 온도에 따른 탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 표피 깊이 분석 결과 그래프이다.16 (a) to (d) are graphs of results of skin depth analysis of carbon nanotube windings and copper windings according to temperature.

도 16을 보면 알 수 있듯이, 탄소나노튜브 권선의 표피 깊이는 25℃에서 114.38㎛, 75℃에서 120.25㎛인 것을 확인할 수 있었다. 25℃에서 75℃로 증가함에 따라 표피 깊이가 5.87㎛ 증가하였다.As can be seen in FIG. 16, it was confirmed that the skin depth of the carbon nanotube winding was 114.38 μm at 25° C. and 120.25 μm at 75° C. As the temperature increased from 25°C to 75°C, the skin depth increased by 5.87 μm.

그리고 구리 권선의 표피 깊이는 25℃에서 20.20㎛, 75℃에서 21.99㎛인 것을 확인할 수 있었다. 25℃에서 75℃로 증가함에 따라 표피 깊이가 1.78㎛ 증가하였다.In addition, it was confirmed that the skin depth of the copper winding wire was 20.20 μm at 25 ° C and 21.99 μm at 75 ° C. As the temperature increased from 25°C to 75°C, the skin depth increased by 1.78 μm.

즉, 온도 상승에 따른 구리 권선보다 탄소나노튜브 권선의 표피 깊이 증가 정도가 큰 것을 확인할 수 있었다.That is, it was confirmed that the degree of skin depth increase of the carbon nanotube winding was greater than that of the copper winding according to the temperature rise.

주파수가 고정되면 표피 증가에 따라 AC 저항은 감소함으로, 구리 권선보다 탄소나노튜브 권선이 온도 증가에 따른 AC 저항 변화(상승)가 작을 것으로 판단된다.When the frequency is fixed, the AC resistance decreases as the skin increases, so it is determined that the change (increase) in AC resistance with the increase in temperature is smaller in the carbon nanotube winding than in the copper winding.

[실험예 3] 주파수 및 온도 변화에 따른 저항값 측정[Experimental Example 3] Resistance value measurement according to frequency and temperature change

탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 저항값 변화도를 확인하기 위하여, 주파수 및 온도 변화에 따른 AC-DC 저항을 측정하였다.AC-DC resistance was measured according to a change in frequency and temperature in order to check the change in the resistance of the carbon nanotube winding and the copper winding.

그 결과는 도 17과 같다.The results are shown in FIG. 17 .

도 17은 탄소나노튜브 권선과 구리 권선의 주파수 및 온도 변화에 따른 AC-DC 저항 그래프이다.17 is a graph of AC-DC resistance according to changes in frequency and temperature of a carbon nanotube winding and a copper winding.

도 17을 보면 알 수 있듯이, 0MHz에서 10MHz까지의 주파수 변화와 0℃에서 100℃까지의 온도 변화 내에서 탄소나노튜브 권선은 표피 깊이가 크고 온도 계수가 상당히 작아 AC-DC 저항이 구리 권선 보다 지속적으로 낮은 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 17, within the frequency change from 0 MHz to 10 MHz and the temperature change from 0 ° C to 100 ° C, the carbon nanotube winding has a large skin depth and a significantly smaller temperature coefficient, so the AC-DC resistance is more consistent than that of the copper winding. It was confirmed that the low

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can implement them in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and are not restrictive.

1: 션트 저항
10: 탄소나노튜브 권선
10a: 내심 권선
10b: 외심 권선
100: 탄소나노튜브 가닥
101: 금속선
2: 전류계측부
3: 신호증폭기
4: 1차측 권선
5: 코어
6: 전류계측부
60: 홀 소자
61: 2차측 권선
62: 계측기
7: 2차측 권선
8: 신호증폭기1: shunt resistor
10: carbon nanotube winding
10a: inner winding
10b: outer winding
100: carbon nanotube strand
101: metal wire
2: current measuring unit
3: signal amplifier
4: Primary winding
5: core
6: current measuring unit
60: Hall element
61: secondary winding
62: instrument
7: secondary winding
8: signal amplifier

Claims (13)

탄소나노튜브 권선이 적용되고, 측정하고자 하는 전류인 측정대상전류가 도통되는 션트 저항 및
상기 션트 저항에 흐르는 측정대상전류에 의해 발생된 전압을 측정하여 전류치를 계측하는 전류계측부를 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
A shunt resistor to which the carbon nanotube winding is applied and the current to be measured, which is the current to be measured, is conducted
A current sensor comprising a current measurement unit for measuring the voltage generated by the current to be measured flowing through the shunt resistor and measuring the current value, wherein the current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding.
 탄소나노튜브 권선이 적용되고, 측정하고자 하는 전류인 측정대상전류가 도통되는 1차측 권선;
자성체로 형성되어, 상기 1차측 권선에 도통되는 측정대상전류에 의해 자계가 발생하는 코어 및
상기 코어에 발생한 자계 또는 자계에 의해 유도되는 전류에 따른 전류치를 계측하는 전류계측부를 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
A primary side winding to which a carbon nanotube winding is applied and a current to be measured, which is a current to be measured, is conducted;
A core formed of a magnetic material and generating a magnetic field by the current to be measured conducted in the primary side winding; and
A current sensor comprising a current measurement unit for measuring a current value according to a magnetic field generated in the core or a current induced by the magnetic field, wherein a current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding.
 제2항에 있어서,
상기 코어에 코일 형태로 감겨져, 자계에 의해 유도되는 전류를 도통하는 2차측 권선을 더 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 2,
A current sensor in which a current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding, further comprising a secondary winding wound around the core in a coil form and conducting a current induced by a magnetic field.
 제2항에 있어서,
상기 전류계측부는,
상기 코어에 설치되어, 상기 코어에 발생한 자계를 전압으로 변환시키는 홀 소자;
상기 홀 소자로부터 전류가 흐르는 2차측 권선 및
상기 2차측 권선과 연결되어 전압 또는 전류를 측정하여 전류치를 계측하는 계측기를 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 2,
The current measuring unit,
a Hall element installed on the core to convert a magnetic field generated in the core into a voltage;
A secondary winding through which current flows from the Hall element, and
A current sensor in which a current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding, including an instrument connected to the secondary winding to measure the voltage or current to measure the current value.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
전압 또는 전류를 증폭시키는 신호증폭기를 더 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 1 or 2,
A current sensor in which a current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding, further comprising a signal amplifier for amplifying voltage or current.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 권선은,
복수의 탄소나노튜브 가닥이 서로 꼬인(twisted) 구조 또는 땋인(braided) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 1 or 2,
The carbon nanotube winding,
A current sensor in which a current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding, characterized in that a plurality of carbon nanotube strands are formed in a twisted structure or a braided structure.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 권선은,
복수의 탄소나노튜브 가닥과 금속선이 혼합되어 서로 꼬인(twisted) 구조 또는 땋인(braided) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 1 or 2,
The carbon nanotube winding,
A current sensor in which a current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding, characterized in that a plurality of carbon nanotube strands and a metal wire are mixed to form a twisted structure or a braided structure.
 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 권선은,
내심 권선 및
상기 내심 권선과 동축을 가지며, 상기 내심 권선을 감싸는 형태로 구성되는 외심 권선을 포함하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 1 or 2,
The carbon nanotube winding,
inner winding and
A current sensor in which a current conducting wire to be measured including an outer core winding coaxial with the inner core winding and configured to surround the inner core winding is made of a carbon nanotube winding.
 제8항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 권선은,
상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 적어도 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥으로 구성되는 것을 특징으로 하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 8,
The carbon nanotube winding,
A current sensor in which the current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding, characterized in that at least one of the inner winding and the outer winding is composed of a plurality of carbon nanotube strands.
 제8항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 권선은,
상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 적어도 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥이 서로 꼬인(twisted) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 8,
The carbon nanotube winding,
At least one of the inner core winding and the outer core winding is formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands are twisted with each other, a current sensor in which the current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding.
 제8항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 권선은,
상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 적어도 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥이 서로 땋인(braided) 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 8,
The carbon nanotube winding,
A current sensor in which the current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding, characterized in that at least one of the inner winding and the outer winding is formed in a structure in which a plurality of carbon nanotube strands are braided with each other.
 제8항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 권선은,
상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 적어도 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥을 장방향으로 연결시킨 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.
According to claim 8,
The carbon nanotube winding,
At least one of the inner core winding and the outer core winding is formed of a structure in which a plurality of carbon nanotube strands are connected in a long direction.
 제8항에 있어서,
상기 탄소나노튜브 권선은,
상기 내심 권선 및 상기 외심 권선 중 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥이 서로 꼬인(twisted) 구조 또는 땋인(braided) 구조로 형성되고,
나머지 하나가 복수의 탄소나노튜브 가닥을 장방향으로 연결시킨 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 측정대상전류 도통전선을 탄소나노튜브 권선으로 제작한 전류센서.According to claim 8,
The carbon nanotube winding,
One of the inner winding and the outer winding is formed in a twisted structure or a braided structure of a plurality of carbon nanotube strands,
A current sensor in which the current conducting wire to be measured is made of a carbon nanotube winding, wherein the other one is formed of a structure in which a plurality of carbon nanotube strands are connected in a long direction.
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