KR20220045129A - 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈 및 이에 의한 전력 절감 방법 - Google Patents

저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈 및 이에 의한 전력 절감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈 및 이에 의한 전력 절감 방법에 관한 것이다. 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈은 적어도 하나의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c); 및 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)에 결합되는 페라이트 층(12a, 12b)을 포함하고, 적어도 하나의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)의 각각은 Fe를 포함하고, 각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 니켈-아연(Ni-Zn)계 또는 망간-아연(Mn-Zn)계가 된다.

Description

저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈 및 이에 의한 전력 절감 방법{A Power Reducing Module by Shielding a Low Frequency Band of an Electro-magnetic Field}
본 발명은 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈 및 이에 의한 전력 절감 방법에 관한 것이고, 구체적으로 전자 기기로 유입되는 저주파 대역의 전자파를 차폐하여 전력 소비가 감소되도록 하는 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈 및 이에 의한 전력 절감 방법에 관한 것이다.
EFT(Electrical Fast Transient)는 IEC(International Electro technical Commission) 61000-4-4 표준에서 정의하고 있는 일종의 과도 펄스 테스트를 의미하고, 산업 분야에 따라 IEC 61000-4-4를 기반으로 그에 적합한 EFT 표준이 정의된다. 예를 들어 유럽 표준인 55024에서는 유럽 연합에서 사용되는 정보 기술 장비에 대한 요건이 정의되어 있다. EFT는 다른 과도 펄스 테스트에 비해서 빠르다는 장점을 가지고, 높은 피크 전압, 빠른 상승 시간, 높은 반복 속도의 펄스 파형을 사용해서 릴레이 접촉기 또는 모터로부터 역 EMF(electromotive force)과 같은 유도 부하 스위칭으로 발생되는 빠른 고주파 에너지 버스트의 시뮬레이션이 가능하도록 한다. 이와 같은 종류의 펄스는 산업 환경에서 매우 일반적으로 발생되므로 전자기기가 올바른 동작을 유지하는지 여부를 살펴보기 위하여 위와 같은 테스트가 필수적으로 이루어질 필요가 있다. 구체적으로 .에어컨, 세탁기, TV, 전자레인지와 같은 가정용 전기 기기, 사무용 기기, 항온 항습 공조 시스템, 플라스틱 성형사출기, 정밀가공 기기와 같은 산업용 기기가 동작할 때 발생되는 전자파 또는 스위칭 노이즈는 전기, 전자기기의 내부로 유입되어 기기 내부에 실장된 다양한 형태의 칩의 오동작을 유발시킬 수 있다. 또한 번개, 이상전압 유입과 같은 외부 요인으로 인하여 발생하는 서지 역시 전기/전자기기의 오동작, 파손 또는 화재를 유발하고, 예를 들어 전기 또는 통신기기의 장애가 우기에 급격히 증가될 수 있다. 이와 동시에 이와 같은 전도성 및 방사성 전자파, EFT에 의해 인체에 유해한 전자파가 발생될 수 있다. 전기, 전자기기로 인하여 발생되는 인체에 유해한 전자파를 감소시키기 위한 다양한 형태의 연구가 다양한 연구기관에 의하여 연구되고, 관련 기술이 이 분야에 공지되어 있다. 일본특허공개공보 JP2014-20239172는 휴대 전화에서 발생되는 전자파를 효율적으로 억제하기 위한 전자파 흡수 열 변환 기술에 대하여 개시한다. 또한 특허등록번호 10-1087768은 자기 유도 전력 전달용 급전장치와 집진장치의 전자기 차폐 장치에 대하여 개시한다. 일반적으로 전기 또는 전자기기는 초기구동 시 많은 전력을 소모하고, 이와 같은 초기 전력소모를 줄이기 위해 PWM(pulse width modulation)와 같은 구동방식이 적용된다. 이와 같은 PWM 구동의 경우 PWM 스위칭 시 발생하는 온/오프 과정에서 서지 전압과 맥동 전류에 의한 온/오프 손실이 발생될 수 있다. 이상적인 파형은 전류와 전압 모두 서지전압과 맥동(ripple) 전류가 없는 상태이다. 그러나 현실적으로 이상적인 파형에 서지전압과 맥동 전류가 더해진 전압과 전류의 곱(전압x전류)으로 표시되어 전력손실이 증가한다. 또한 서지전압과 맥동 전류의 주파수 성분은 전자파 노이즈에 영향을 미치며 서지전압과 맥동 전류가 포함된 전자파는 스위칭 소자의 스위칭 동작 시 스위칭 소자의 출력 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 가정이나 사무실 그리고 산업현장 등에서 사용하고 있는 전기 또는 전자기기로부터 심하게 발생되는 전자파는 150KHz~30MHz가 되고 미국(FCC), 독일(VDE) 또는 국제(CISPR)적으로 규제가 되고 있다. 이와 같은 대역의 주파수는 저주파 대역의 전자기 파에 해당하고, 전파 중 라디오, TV 그리고 마이크로파에 해당하는 주파수기 된다. 이와 같은 기기의 동작을 위하여 컨버터 또는 인버터와 같은 다양한 형태의 변환기가 사용될 수 있고, 이에 의하여 고조파 성분 또는 스위칭 노이즈를 포함하는 전자파가 전력선 선로 및 방사를 통해 외부로 유출된다. 이로 인하여 전기 또는 전자 기기의 효율이 저하되고, 수명이 단축될 수 있다. 그러므로 이와 같은 형태의 전자파를 효과적으로 차단할 수 있는 수단이 만들어질 필요가 있다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
특허문헌 1: 일본특허공개공보 JP2014-239172(NIPPON AQUA FIFE kk, 2014.12.18. 공개) 전자파 흡수 열 변환 칩 특허문헌 2: 특허등록번호 10-1087768(한국과학기술원, 2011.11.30. 공고) 자기유도 전력전달용 급전장치와 집진장치의 전자기 차폐장치
본 발명의 목적은 교류 전원에 의한 전기 또는 전자기기의 구동 과정에서 발생하는 전도성 또는 방사선 전자파 그리고 EFT(Electrical Fast Transient) 동작에 따른 스위칭 노이즈에 따른 저주파대역에서 고조파를 포함하는 전자파를 저감하여 전력 절감하는 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈 및 이에 의한 전력 절감 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈은 적어도 하나의 자기 차폐 시트; 및 자기 차폐 시트에 결합되는 페라이트 층을 포함하고, 적어도 하나의 자기 차폐 시트의 각각은 Fe를 포함하고, 각각의 페라이트 층은 니켈-아연(Ni-Zn)계 또는 망간-아연(Mn-Zn)계가 된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 각각의 차폐 시트는 구리, 니오븀, 규소, 티타늄, 망간 및 붕소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 니켈-아연계는 산화철, 산화니켈, 산화아연 및 산화구리로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 전력 절감 모듈은 전자기기의 입력 부분 또는 출력 부분에 설치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 전자파 차폐에 의한 전력 절감 방법은 전기 기기의 전자파 발생 특성이 분석되는 단계; 분석 결과에 따라 자기 차폐 시트 및 페라이트 층의 적층 형태를 결정하는 단계; 자기 차폐 시트와 페라이트 층을 합성수지 필름으로 접착시키는 단계; 및 접착된 층을 결합되는 차폐 구조에 따라 성형하는 단계를 포함하고, 자기 차폐 시트 또는 페라이트 층은 100 ㎚ 이하의 평균 직경을 가지는 나노 분말로 만들어진다.
본 발명에 따른 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈은 휴대용 전자기기를 비롯하여 다양한 종류의 가전기기 또는 산업용 전기 또는 전자기기의 구동 과정에서 또는 작동 과정에서 발생되는 저주파 대역의 전자파가 효과적으로 차폐되도록 한다. 예를 들어 본 발명에 따른 전력 절감 모듈은 150kHz~30MHz 대역의 전자파를 효과적으로 차단시킬 수 있다. 본 발명에 따른 전력 절감 모듈은 적층 시트 구조로 만들어지면서 적용되는 전자기기에 따라 층 구조 또는 층 두께가 조절되어 전자파의 차폐에 의한 전력 소비 감소의 효과가 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 전력 절감 방법은 전자기파의 흡수를 비롯한 회절, 반사 또는 이와 유사한 다양한 전자기파의 특성에 기초하여 전자기파가 차폐되도록 하여 차폐 특성이 향상되면서 이에 따라 전력 절감 효과가 상승되도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 절감 모듈이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 절감 모듈의 층 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 전력 절감 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈은 적어도 하나의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c); 및 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)에 결합되는 페라이트 층(12a, 12b)을 포함하고, 적어도 하나의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)의 각각은 Fe를 포함하고, 각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 니켈-아연(Ni-Zn)계 또는 망간-아연(Mn-Zn)계가 된다.
자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 시트 구조를 가질 수 있고, 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 동일 또는 서로 다른 성분을 포함할 수 있다. 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 동일 또는 서로 다른 저주파 대역의 전자파를 차폐하는 기능을 가질 수 있고, 결정체 또는 분말로부터 만들어질 수 있다. 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 Fe를 주성분으로 규소(Si), 붕소(B), 구리(Cu) 및 니오브(Nb)로 이루어진 그룹으로 선택된 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 각각의 성분은 예를 들어 결정 입자가 100 nm 이하, 바람직하게 50 nm이하가 되는 나노 결정립 조직을 가지는 연-자성 소재로 만들어질 수 있다. 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)의 적어도 한 면에 수지 필름이 적층되어 시트 형태로 만들어질 수 있다. 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 저주파 대역의 전자파를 차폐하는 기능을 가질 수 있고, 예를 들어 30 내지 200 Hz, 바람직하게 50 내지 60 Hz 대역의 전자파를 차폐시키는 기능을 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)가 나노 스케일 단위의 결정 또는 분말로 만들어지는 것에 의하여 전자파가 효과적으로 차단되도록 한다. 이와 같이 나노 결정으로부터 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)가 만들어지는 것에 의하여 두께 조절이 용이하면서 가벼운 중량을 가지도록 만들어질 수 있다. 이에 의하여 누설 자기장에 의한 전자기기의 오작동이 방지되도록 한다. 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 동일하거나, 서로 다른 두께를 가질 수 있고, 예를 들어 0.1 내지 20 ㎜의 두께를 가지는 시트 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 1 내지 10 wt%의 Cu; 1 내지 10 wt%의 Nb; 0.01 내지 1.0 wt%의 Si; 0.01 내지 1.0 wt%의 B; 및 전체를 100 wt%로 만드는 Fe를 포함할 수 있다. 또는 각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 1 내지 10 wt%의 Cu; 1 내지 10 wt%의 Nb; 0.01 내지 1.0 wt%의 Ti; 0.1 내지 5 wt%의 Mn; 및 전체를 100 wt%로 만드는 Fe로 이루어질 수 있다. 이와 같은 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)의 소재, 두께 또는 적층 수는 차폐되어야 하는 주파수 대역에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
각각의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)가 페라이트 층(12a, 12b)에 결합될 수 있고, 예를 들어 각각의 페라이트 층(12a, 12b)의 양쪽 면에 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)가 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET)와 같은 수지 접착제에 의하여 접착될 수 있다. 각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 니켈-아연(Ni-Zn)계 또는 망간-아연(Mn-Zn)계가 될 수 있다. 구체적으로 각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 발생되는 전자파 주파수성분에 따라 40 ~ 50 wt%의 산화 철(Fe2O3)(산화철); 5 ~ 45 wt%의 산화니켈(NiO); 1 ~ 32 wt%의 산화아연(ZnO); 및 전체를 100 wt%로 만드는 산화구리(CuO)로 이루어진 니켈-아연(Ni-Zn)계가 될 수 있다. 또는 각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 산화니켈을 대신하여 동일한 양의 산화망간(MnO)이 사용된 망간-아연(Mn-Zn)계가 될 수 있다. 각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 주파수 대역에 따라 적절하게 선택될 수 있고, 예를 들어 500 KHz 이하의 주파수를 가지는 전자파의 차폐를 위하여 망간-아연계 페라이트 층(12a, 12b)의 사용될 수 있다. 또한 500 KHz 이상의 주파수를 가지는 전자파의 차폐를 위하여 구리-아연계 또는 니켈-아연계의 페라이트 층(12a, 12b)가 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼 두 개의 페라이트 층(12a, 12b)이 적용되는 경우 각각의 층(12a, 12b)은 서로 다른 차폐 특성을 가질 수 있다. 페라이트 층(12a, 12b)은 인덕턴스 또는 커패시턴스의 값을 상승시켜 다양한 주파수대의 전자기파로부터 발생되는 노이즈를 차단시키는 기능을 가질 수 있다. 망간-아연계 페라이트 층(12a, 12b)이 예를 들어 케이블과 같은 전력 전송선에 설치되면 케이블의 커패시턴스 값이 커지고, 이에 따라 외부에서 유입되는 저주파 신호가 차단되면서 저주파에 따른 노이즈의 발생이 방지될 수 있다. 이에 비하여 구리-아연계 또는 니켈-아연계 페라이트 층(12a, 12b)이 케이블에 설치되면 인덕턴스 값이 커지고, 이에 따라 고주파가 차단되어 외부로부터 유입되는 고주파 신호가 차단되어 고주파로 인한 노이즈의 발생이 방지될 수 있다. 이와 같이 각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 외부 또는 내부로부터 발생되는 전자기파의 주파수 대역에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 또한 전자기파의 주파수 특성에 따라 페라이트 층(12a, 12b)의 수와 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)의 수가 적절하게 선택될 수 있다. 위에서 설명된 것처럼 저주파 대역의 전자기파의 흡수를 위하여 망간-아연(Mn-Zn)계가 적용될 수 있고, 이와 달리 고주파 주파수 대역의 전자기파의 흡수를 위하여 니켈-아연(Ni-Zn)계가 적용될 수 있다. 또한 페라이트 층(12a, 12b)의 두께는 흡수되는 주파수 대역의 파장에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 파장이 길어지면 그에 따라 페라이트 층(12a, 12b)의 두께가 커질 수 있다. 이에 따라 페라이트 층(12a, 12b)의 두께는 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)의 두께에 비하여 클 수 있다. 예를 들어 페라이트 층(12a, 12b)의 두께는 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)의 두께의 1 내지 200배가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 또한 서로 다른 페라이트 층(12a, 12b)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 이와 같이 파장에 기초하여 페라이트 층(12a, 12b)의 두께가 결정되는 경우 페라이트 층(12a, 12b)의 두께가 지나치게 두꺼워질 수 있다. 이와 같은 두께 증가를 방지하기 위하여 페라이트 층(12a, 12b) 사이에 자기 차폐 시트 시트(예를 들어 11b)가 배치될 수 있고, 페라이트 층(12a, 12b)과 자기 차폐 시트(11b)가 접착 층에 의하여 서로 결합될 수 있다. 그리고 도 1에 도시된 것처럼, 자기 차폐 시트(11b)에 의하여 서로 결합된 한 쌍의 페라이트 층(12a, 12b) 및 각각의 페라이트 층(12a, 12b)의 다른 면에 결합된 한 쌍의 자기 차폐 시트(11a, 11c)가 결합된 전력 절감 모듈이 만들어질 수 있다. 페라이트 층(12a, 12b)과 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)를 결합시키는 접착 층은 전자기파를 반사시키거나, 굴절시키거나 또는 회절을 유도하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 접착 층은 에어 갭 층을 포함하거나, 다공성 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 접착 층 구조에 의하여 페라이트 층(12a, 12b)의 두께가 감소되도록 하면서 차폐 효율이 향상되도록 할 수 있다. 페라이트 층(12a, 12b)과 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)는 다양한 구조를 가지는 접착 층에 의하여 서로 결합되어 전력 절감 모듈을 형성할 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 절감 모듈이 적용된 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 전력 절감 모듈은 전자기기의 입력 부분 또는 출력 부분에 설치된다. 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 배전반의 메인 차단기와 같은 전기 기기(22)의 입력을 위한 입력 선로(21a, 21b, 21c)에 설치될 수 있다. 입력 선로(21a, 21b, 21c, 21d)는 R, S, T 및 N 상(Phase)으로 이루어진 3상4선 구조가 될 수 있고, 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)는 중성 입력 선로(21d)를 제외한 3개의 입력 선로(21a, 21b, 21c)에 설치될 수 있다. 각각의 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 위에서 설명된 것처럼, 페라이트 층 및 자기 차폐 시트로 이루어질 수 있고, 유입되는 교류 전류의 주파수 특성 또는 주변 환경에 따라 두께 또는 성분이 적절하게 선택될 수 있다. 각각의 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 각각의 입력 선로(21a, 21b, 21c)를 둘러싸는 드럼 형상 또는 실린더 형상이 될 수 있다. 또한 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 노이즈, 서지 또는 맥동 파가 쉽게 발생될 수 있는 접속 부위에 설치될 수 있다. 선택적으로 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 중성 출력 선로(23d)를 제외한 출력 선로(23a, 23b, 23d)에 설치될 수 있다. 예를 들어 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 배전반의 내부에 설치되는 보조 차단기의 출력 측에 설치되어 전자파를 차폐시키고 이에 의하여 전력 소비가 감소되도록 할 수 있다. 본 발명에 따른 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 예를 들어 수백 MHz 또는 수십 GHz 대역의 고주파 대역의 전자파에 적용되기 어렵다, 그러나 본 발명에 따른 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 가정, 사무실 또는 공장에서 사용되는 다양한 전기 또는 전자기기에 적용될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)는 AC 교류 전력 공급원으로부터 전력 공급을 위하여 건물 또는 공장과 같은 설비로 인입되는 수배전반, 배전반, 분전반, 차단기 또는 누전차단기와 같은 전기 기기(22)의 입력 선로(21a, 21b, 21c) 또는 출력 선로(23a, 23b, 23c)에 설치될 수 있다. 이와 같은 전기 기기(22)에 설치된 본 발명에 따른 전력 절감 모듈(10a, 10b, 10c)은 예를 들어 PWM 제어 과정에서 스위칭 동작으로 인하여 발생되는 서지 전압 또는 맥동 전류를 감소시켜 전력 소비가 절감되도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 절감 모듈의 층 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 전력 절감, 모듈은 자기 차폐 시트(11)가 그 사이에 배치된 한 쌍의 페라이트 층(12a, 12b)으로 이루어질 수 있다. 자기 차폐 시트(11)와 각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 예를 들어 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 아크릴, 폴리에스테르 또는 이와 유사한 접착 층(31a, 31b)에 의하여 서로 결합될 수 있다. 접착 층(31a, 31b)은 다공성 구조로 만들어지거나, 에어 갭 층을 포함할 수 있고, 접착 층(31a, 31b)은 전자파를 반사시키거나, 굴절시키거나 또는 회절을 시키는 기능을 가질 수 있다. 위에서 설명된 것처럼, 이와 같이 접착 층(31a, 31b)에 의하여 한 쌍의 페라이트 층(12a, 12b)을 서로 결합시키는 것에 의하여 전체 페라이트 층(12a, 12b)의 전체 두께가 감소되도록 한다. 이와 같은 방법으로 페라이트 층(12a, 12b)이 형성되면, 적어도 하나의 페라이트 층(12a, 12b)의 다른 면에 다시 적절한 두께를 가지는 자기 차폐 시트(11)가 결합될 수 있다. 아래에서 이와 같은 자기 차폐 모듈이 제조되어 전기 기기에 설치되는 과정에 대하여 설명된다.
도 4는 본 발명에 따른 전력 절감 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 전자파 차폐에 의한 전력 절감 방법은 전기 기기의 전자파 발생 특성이 분석되는 단계(P41); 분석 결과에 따라 자기 차폐 시트 및 페라이트 층의 적층 형태를 결정하는 단계(P42); 자기 차폐 시트와 페라이트 층을 합성수지 필름으로 접착시키는 단계(P43); 및 접착된 층을 결합되는 차폐 구조에 따라 성형하는 단계(P44)를 포함하고, 자기 차폐 시트 또는 페라이트 층은 100 ㎚ 이하의 평균 직경을 가지는 나노 분말로 만들어진다.
전력 절감 모듈의 제조 및 설치를 위하여 전력 절감 모듈이 설치되는 전기 기기의 전자파 발생 특성이 분석될 필요가 있다(P41). 전자 또는 전기 기기의 주파수 특성 분석은 예를 들어 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer) 및 전자파 측정기에 의하여 이루어질 수 있고, 이에 의하여 차폐가 되어야 하는 전자기파의 주파수 특성 및 진폭이 탐지될 수 있다. 전자파의 특성 분석은 기본파 분석을 비롯하여 다양한 종류의 고조파(harmonic wave)의 분석을 포함한다. 전자 또는 전기 기기로부터 발생되어 차폐가 되어야 하는 전자기파의 특성이 탐지되면(P41), 그에 따른 자기 차폐 시트 및 페라이트 층의 두께, 개수 또는 소재가 결정될 수 있다. 그리고 자기 차폐 시트 층 및 페라이트 층이 만들어질 수 있다(P42). 위에서 설명된 것처럼, 자기 차폐 시트 층 및 페라이트 층은 평균 직경이 100 ㎚ 이하가 되는 나노 결정 또는 나노 분말에 의하여 만들어질 수 있다. 이와 같이 자기 차폐 시트 및 페라이트 층이 만들어지면, 자기 차폐 시트가 예를 들어 PET와 같은 수지 접착제에 의하여 페라이트 층에 접착될 수 있다(P43). 이후 전력 절감 모듈은 설치가 되어야 하는 전기 기기의 결합 위치에 적합한 구조로 만들어질 수 있다(P44). 예를 들어 전력 절감 모듈은 배전반의 인입 선로를 둘러싸는 실린더 형상으로 만들어질 수 있다. 이와 같이 만들어진 전력 절감 모듈의 차폐 특성에 따른 전력 소비 감소를 측정하기 위하여 2대의 100W LED 투광 등에 인결된 인입 선로에 전력 절감 모듈이 설치되었다. 외부에서 인입되는 교류전압 변동에 의한 전력소모량의 오차 또는 편차를 감소시키기 위하여 자동 전압조정기(Automatic Voltage Regulator)에 의하여 정전압이 공급되었다. 인입 선로에 24시간 타이머가 설치되고 15분 간격으로 온/오프가 반복되도록 설정되었다. 또한 메인 차단기 입력 측에 전력 절감 모듈이 설치되므로 타이머와 전력측정기 사이에 보조차단기가 설치되고, 보조차단기 입력 측에 전력 절감 모듈이 설치될 수 있도록 만들어졌다. 또한 보조 차단기의 입력 측에 전력량 측정기가 연결되어 소비 전력이 측정되었다. 측정 결과 전력 절감 모듈에 의하여 약 5.5 %의 전력 절감 효과가 있는 것으로 확인되었다. 다양한 전기 기기에 전력 절감 모듈에 설치될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10a, 10b, 10c: 전력 절감 모듈 11a, 11b, 11c: 자기 차폐 시트
12a, 12b: 페라이트 층 21a, 21b, 21c: 입력 선로
22: 전기 기기 23a, 23b, 23c: 출력 선로
31a, 31b: 접착 층

Claims (1)

  1. 스위칭 노이즈에 따른 저주파대역에서 고조파를 포함하는 전자파를 저감시키도록 전자기기의 입력 선로 또는 출력 선로에 설치되는 전력 절감 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c); 및
    자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)에 결합되는 페라이트 층(12a, 12b)을 포함하고,
    적어도 하나의 자기 차폐 시트(11a, 11b, 11c)의 각각은 Fe 및 구리, 니오븀, 규소, 티타늄, 망간 및 붕소로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분을 포함하면서 적어도 한 면에 수지 필름이 적층되어 시트 형태로 만들어지고,
    각각의 페라이트 층(12a, 12b)은 산화철, 산화니켈, 산화아연 및 산화구리로 이루어지는 니켈-아연(Ni-Zn)계가 되는 것을 특징으로 하는 저주파 대역 전자파 차폐 방식의 전력 절감 모듈.
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