KR20230042987A - 이동식 분사노즐 구조물을 이용한 주수시험설비 - Google Patents

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이경준
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한국전기연구원
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Abstract

본 발명은 전력기기의 절연특성을 평가하기 위한 주수시험설비에 관한 것으로서, 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 레일 구조물; 상기 레일 구조물에 장착되고, 상기 레일 구조물에 형성된 레일을 따라 상/하 방향으로 이동 가능하도록 형성되며, 시험 대상 전력기기에 물을 분사하는 주수 프레임; 및 상기 주수 프레임의 상단과 연결되어, 상기 레일 구조물에 장착된 주수 프레임을 상/하 방향으로 이동하는 호이스트를 포함한다.

Description

이동식 분사노즐 구조물을 이용한 주수시험설비{WET TEST FACILITY USING MOVABLE INJECTION NOZZLE STRUCTURE}
본 발명은 주수시험설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력기기의 절연특성을 평가하기 위한 주수시험설비에 관한 것이다.
전기 에너지의 수요가 증가함에 따라 전력계통을 구성하는 초고압/대용량 전력기기의 수요 역시 증가될 것으로 예상되고, 전력기기의 초고압화 및 대용량화가 가속화될 것으로 예상된다. 전기시험평가분야의 핵심 국제규격인 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission, IEC)는 이러한 전력계통의 특성 변화와 기술 동향에 대응하기 위해 관련 규격의 제정 및 개정 작업을 지속하고 있다. 이에 따라, 변화하는 국제규격에 부합하는 전력기기에 대한 성능평가설비를 마련할 필요가 있다.
초고압/대용량 전력기기에 대한 절연성능 평가는 전기 에너지의 안전한 사용과 국가기간시설인 전력 계통망의 신뢰성 확보를 위해 국내외 규격 및 규정에 의해 필수적으로 요구되고 있으나, 국내에서는 당해 분야의 연구시험기반이 부족하기 때문에 국제적으로 인정받을 수 있는 연구시험설비의 확충 및 성능 개선이 시급한 실정이다.
이러한 연구시험설비 중 주수시험설비는 애자류 및 부싱 등에 대한 주수 시험을 통해 실사용조건 하에서 전력기기의 절연특성을 평가하기 위한 시험설비이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 주수시험설비는 관련 표준(IEC 60060-1: High Voltage Test Techniques)에서 요구하는 시험 조건 및 다양한 크기의 피 시험품에 대응하기 위해, 고정식 분사노즐 구조물을 시험장의 바닥면에서부터 최대 20m 높이까지 설치하여 운용하고 있다.
그런데, 기존의 주수시험설비의 경우, 해당 시험설비에 장착된 분사 노즐의 개수가 매우 많기 때문에 해당 시험설비의 설치 및 유지/보수 비용이 크게 증가하는 문제가 있다. 또한, 주수시험설비의 부피가 매우 크기 때문에 해당 설비를 조작하기 어려운 측면이 있다. 따라서, 주수시험설비의 설치 및 유지/보수 비용을 감소하고 사용자의 조작 편의성을 향상하기 위한 방안이 필요하다.
KR 10-2002-0019658 KR 10-2005-0030496
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 시험 대상 전력기기의 크기 및/또는 시험 조건을 고려하여 레일 구조물에 장착된 주수 프레임을 상/하 방향으로 이동할 수 있는 주수시험설비를 제공함에 있다.
또 다른 목적은 유/무선으로 제어 가능한 호이스트를 이용하여 레일 구조물에 장착된 주수 프레임의 높이를 조절할 수 있는 주수시험설비를 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 레일 구조물; 상기 레일 구조물에 장착되고, 상기 레일 구조물에 형성된 레일을 따라 상/하 방향으로 이동 가능하도록 형성되며, 시험 대상 전력기기에 물을 분사하는 주수 프레임; 및 상기 주수 프레임의 상단과 연결되어, 상기 레일 구조물에 장착된 주수 프레임을 상/하 방향으로 이동하는 호이스트를 포함하는 주수시험설비를 제공한다.
좀 더 바람직하게는 상기 주수시험설비는 호이스트와 유/무선으로 연결되어, 상기 호이스트의 동작을 원격으로 제어하는 리모컨 장치를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 주수시험설비는 주수 프레임으로 공급할 물을 저장하는 주수 탱크와, 상기 주수 탱크에 보관된 물을 상기 주수 프레임 방향으로 전달하는 주수 펌프를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 주수시험설비는 호이스트 및 주수 펌프로 전원을 공급하는 하나 이상의 전원 패널과, 상기 하나 이상의 전원 패널의 동작을 제어하는 제어 패널을 더 포함할 수 있다.
좀 더 바람직하게는, 상기 주수 프레임은 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되어 설치되는 주수대와, 상기 주수대에 수직한 방향으로 연장되어 설치되는 복수의 주수봉과, 각각의 주수봉에 일정 간격으로 설치되는 복수의 노즐을 포함할 수 있다. 또한, 상기 주수 프레임은 복수의 주수봉을 회전하여 상기 복수의 주수봉에 설치된 복수의 노즐들의 분사 각도를 조절하는 하나 이상의 주수봉 회전장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 주수 프레임은 레일 구조물과 일정한 이격거리를 유지하기 위한 복수의 연결 프레임과, 상기 레일 구조물의 레일 상에 장착되는 복수의 이동수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 주수시험설비의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 이동 가능한 이동식 분사노즐 구조물을 이용하여 전력기기에 대한 주수 시험을 수행함으로써, 종래의 고정식 분사노즐 구조물에 비해 필요한 노즐의 개수를 현저히 줄일 수 있고, 그에 따라 해당 설비의 설치 비용 및 유지/보수 비용을 효과적으로 감소할 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 주수시험설비가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 주수시험설비의 외관을 예시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주수시험설비의 구성을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동식 분사노즐 구조물의 전체 외관을 나타내는 도면;
도 4는 도 3의 이동식 분사노즐 구조물에서 레일 구조물과 주수 프레임 간의 연결 구조를 확대하여 표시한 도면;
도 5는 도 3의 이동식 분사노즐 구조물에서 호이스트와 주수 프레임 간의 연결 구조를 확대하여 표시한 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주수 프레임의 전체 외관을 나타내는 도면;
도 7은 도 6의 주수 프레임을 구성하는 주수대를 확대하여 표시한 도면;
도 8은 도 6의 주수 프레임을 구성하는 주수봉 및 노즐을 확대하여 표시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 시험 대상 전력기기의 크기 및/또는 시험 조건을 고려하여 레일 구조물에 장착된 주수 프레임을 상/하 방향으로 이동할 수 있는 주수시험설비를 제안한다. 또한, 본 발명은 유/무선으로 제어 가능한 호이스트(hoist)를 이용하여 레일 구조물에 장착된 주수 프레임의 높이를 조절할 수 있는 주수시험설비를 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주수시험설비의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주수시험설비(100)는 레일 구조물(110), 주수 프레임(120), 호이스트(130), 리모컨 장치(140), 전원 패널(150) 및 제어 패널(160)을 포함할 수 있다. 한편, 도면에 도시되고 있지 않지만, 주수시험설비(100)는 주수 프레임(120)으로 물을 공급하기 위한 주수 탱크 및 주수 펌프를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 실시 예에서는, 레일 구조물(110), 주수 프레임(120) 및 호이스트(130)를 포함하는 구조물을 '이동식 분사노즐 구조물'이라 지칭하도록 한다.
레일 구조물(110)은 시험장의 벽면에 설치되어, 주수 프레임(120)의 수직 이동을 가이드하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 레일 구조물(110)은 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다.
레일 구조물(110)은 주수 프레임(120)에 장착된 이동수단(가령, 바퀴)을 수용하고, 상기 이동수단의 움직임을 가이드하기 위한 레일(rail)을 포함할 수 있다. 상기 레일은 주수 프레임(120)에 장착된 이동수단의 이탈을 방지하는 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
주수 프레임(120)은, 레일 구조물(110)에 장착되어, 시험 대상 전력기기에 물을 분사하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 주수 프레임(120)은 레일 구조물(110)로부터 일정거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
주수 프레임(120)은 상단이 호이스트(130)와 연결되며, 상기 호이스트(130)의 동작에 따라 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 주수 프레임(120)은 레일 구조물(110)에 형성된 레일을 따라 상/하 방향으로 이동할 수 있다.
호이스트(130)는 시험장의 벽면 또는 천장으로부터 일정거리만큼 이격되어 설치되며, 레일 구조물(110)에 장착된 주수 프레임(110)을 수직 방향으로 이동하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 호이스트(130)를 이용하여 주수 프레임(120)을 수직 방향으로 이동할 수 있기 때문에, 주수 프레임(120)을 소형으로 제작할 수 있다. 상기 주수 프레임(120)을 소형으로 제작함에 따라, 주수 프레임(120)에 설치되는 분사 노즐들의 개수를 현저하게 감소할 수 있다.
리모컨 장치(140)는 호이스트(130)와 유/무선으로 연결되어, 상기 호이스트(130)의 동작을 원격으로 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 리모컨 장치(140)는 이동식 분사노즐 구조물의 인접 영역에 설치되거나 혹은 시험장 외부에 설치될 수 있다.
전원 패널(150)은 시험장의 내부 또는 외부에 설치되어, 호이스트(130) 및 주수 펌프 등의 장치로 전원을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 제어 패널(160)은, 시험장의 내부 또는 외부에 설치되어, 하나 이상의 전원 패널(150)의 동작을 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는, 전원 패널과 제어 패널이 독립적으로 설치되는 것을 예시하고 있으나 반드시 이에 제한되지는 않으며, 상기 전원 패널 및 제어 패널이 하나의 패널로 설치될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
주수 탱크는, 주수 시험 시, 주수 프레임(120)으로 공급할 물을 저장하는 역할을 수행할 수 있다. 주수 펌프는, 주수 시험 시, 주수 탱크에 보관된 물을 주수 프레임(120) 방향으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주수시험설비는 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 이동 가능한 이동식 분사노즐 구조물을 이용하여 전력기기에 대한 주수 시험을 수행함으로써, 종래의 고정식 분사노즐 구조물에 비해 필요한 노즐의 개수를 현저히 줄일 수 있고, 그에 따라 해당 설비의 설치 비용 및 유지/보수 비용을 효과적으로 감소할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동식 분사노즐 구조물의 전체 외관을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 이동식 분사노즐 구조물에서 레일 구조물과 주수 프레임 간의 연결 구조를 확대하여 표시한 도면이고, 도 5는 도 3의 이동식 분사노즐 구조물에서 호이스트와 주수 프레임 간의 연결 구조를 확대하여 표시한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동식 분사노즐 구조물(200)은 레일 구조물(210), 주수 프레임(220) 및 호이스트(230)를 포함할 수 있다.
레일 구조물(210)은 시험장의 벽면에 설치되어, 주수 프레임(220)의 이동을 가이드하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 레일 구조물(210)은 주수 프레임(220)에 장착된 이동수단(223)을 수용하기 위한 레일(215)을 포함할 수 있다. 상기 레일(215)은 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 레일(215)은 주수 프레임(220)에 장착된 이동수단(223)의 이탈을 방지하는 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 레일(215)의 단면은 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
주수 프레임(220)은, 주수 시험 시, 시험 대상 전력기기 방향으로 물을 분사하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 주수 프레임(220)은 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되어 설치되는 주수대(221)와, 시험장의 바닥면에 수평한 방향으로 연장되어 설치되는 복수의 주수봉(222)과, 각각의 주수봉(222)에 일정 간격으로 설치되는 복수의 노즐(223)과, 복수의 주수봉(222)을 회전하기 위한 주수봉 회전장치(224)와, 상기 복수의 노즐(223)을 점검하기 위한 점검 사다리(225) 등을 포함할 수 있다.
주수 프레임(210)은 레일 구조물(210)에 장착되며, 상기 레일 구조물(210)을 따라 상/하 방향으로 이동할 수 있다. 이를 위해, 주수 프레임(210)은 레일 구조물(210)과 일정한 이격거리를 유지하기 위한 복수의 연결 프레임(225)과, 상기 레일 구조물(210)의 레일(215) 상에 장착되는 복수의 이동수단(226)을 포함할 수 있다.
각각의 연결 프레임(225)은 주수 프레임(210)의 길이 방향에 수직한 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 상기 연결 프레임(225)은 주수 프레임(210)의 일 측면으로부터 레일 구조물(210)의 일 측면까지 연장되도록 형성될 수 있다.
각각의 이동수단(226)은 각 연결 프레임(225)의 일 단에 형성될 수 있다. 상기 이동수단(226)은 레일 구조물(210)의 레일(215) 상에 배치되며, 상기 레일(215)을 따라 이동할 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 이동수단(226)은 원형의 바퀴 모양으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
주수 프레임(220)은 와이어(wire, 240)를 통해 호이스트(230)와 연결되며, 상기 호이스트(230)의 동작에 따라, 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 이동할 수 있다. 이때, 주수 프레임(220)은 레일 구조물(210)에 형성된 레일을 따라 상/하 방향으로 이동할 수 있다.
호이스트(230)는, 시험장의 벽면 또는 천장에 설치되어, 레일 구조물(110)에 장착된 주수 프레임(110)을 수직 방향으로 이동하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 호이스트(230)는 레일 구조물(210)보다 더 높은 위치에 설치될 수 있다.
호이스트(230)는 전동기, 감속장치, 와인딩 드럼 등을 한 조로 하고 와이어　로프(231)　끝에 훅(hook, 232)을 장착하여 주수 프레임(210)을 들어 올릴 수 있다. 이때, 호이스트(230)의 훅(232)은 주수 프레임(210)의 상단에 연결된 와이어(240)를 거치하도록 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주수 프레임의 전체 외관을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 주수 프레임을 구성하는 주수대를 확대하여 표시한 도면이고, 도 8은 도 6의 주수 프레임을 구성하는 주수봉 및 노즐을 확대하여 표시한 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 주수 프레임(300)은 주수대(310), 복수의 주수봉(320), 복수의 노즐(330), 하나 이상의 주수봉 회전장치(340) 및 점검 사다리(350)를 포함할 수 있다.
주수대(310)는 주수 탱크로부터 물을 공급받아 복수의 주수봉(320)으로 물을 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 주수대(310)는 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되는 제1 및 제2 배관(311, 312)과 상기 제1 및 제2 배관(311, 312)의 상단을 서로 연결하는 제3 배관(313)으로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 배관(311, 312)은 서로 일정거리만큼 이격된 상태에서 나란히 배치되도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 배관(311, 312)에는 복수의 주수봉(320)으로 물을 공급하기 위한 복수의 밸브들(314)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 밸브들(314)의 조작을 통해 복수의 주수봉(320)으로 인가되는 물의 양이 조절될 수 있다.
제3 배관(313)은 시험장의 바닥면에 수평한 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 제3 배관(313)은 제1 배관(311)의 일 단과 제2 배관(312)의 일 단을 서로 연결하여 상기 제1 및 제2 배관(311, 312)의 상단에서 에어포켓이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
복수의 주수봉(320)은 주수대(310)로부터 공급받은 물을 복수의 노즐(330)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 복수의 주수봉(320)은 주수대(310)의 하단에서부터 상단까지 배열될 수 있다. 상기 복수의 주수봉(320)은 서로 일정거리만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
각각의 주수봉(320)은 시험장의 바닥면에 수평한 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 각각의 주수봉(320)은 주수대(320)로부터 물을 공급받기 위한 인입관(321)을 포함할 수 있다. 상기 주수봉(320)의 단면적은 주수대(310)의 단면적보다 작거나 혹은 동일하게 형성될 수 있다.
복수의 노즐(330)은 각각의 주수봉(320)으로부터 공급받은 물을 분사하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 복수의 노즐(330)은 각각의 주수봉(320)에 일정 간격으로 배열될 수 있다. 각각의 노즐(330)은 주수봉(320)에 설치된 체결 부재(322)와 나사 결합될 수 있다.
주수봉 회전장치(340)는 주수 프레임(300)의 하단에 배치되며, 복수의 주수봉(320)의 회전하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 주수봉 회전장치(340)는 복수의 주수봉(320)과 기계적으로 연결될 수 있다.
주수봉 회전장치(340)는 복수의 주수봉(320)을 회전하여 상기 복수의 주수봉(320)에 설치된 노즐들(330)의 분사 각도를 조절할 수 있다.
점검 사다리(340)는 주수 프레임(300)의 일 측면에 배치될 수 있다. 상기 점검 사다리(340)는 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 시험설비 운용자는 점검 사다리(340)를 통해 주수대(310), 주수봉(320) 및 노즐(330) 등을 점검할 수 있다.
이상에서 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 주수시험설비 110: 레일 구조물
120: 주수 프레임 130: 호이스트
140: 리모컨 장치 150: 전원 패널
160: 제어 패널

Claims (7)

  1. 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되어 형성되는 레일 구조물;
    상기 레일 구조물에 장착되고, 상기 레일 구조물에 형성된 레일을 따라 상/하 방향으로 이동 가능하도록 형성되며, 시험 대상 전력기기에 물을 분사하는 주수 프레임; 및
    상기 주수 프레임의 상단과 연결되어, 상기 레일 구조물에 장착된 주수 프레임을 상/하 방향으로 이동하는 호이스트를 포함하는 주수시험설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호이스트와 유/무선으로 연결되어, 상기 호이스트의 동작을 원격으로 제어하는 리모컨 장치를 더 포함하는 주수시험설비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주수 프레임으로 공급할 물을 저장하는 주수 탱크; 및
    상기 주수 탱크에 보관된 물을 상기 주수 프레임 방향으로 전달하는 주수 펌프를 더 포함하는 주수시험설비.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 호이스트 및 주수 펌프로 전원을 공급하는 하나 이상의 전원 패널; 및
    상기 하나 이상의 전원 패널의 동작을 제어하는 제어 패널을 더 포함하는 주수시험설비.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주수 프레임은, 시험장의 바닥면에 수직한 방향으로 연장되어 설치되는 주수대와, 상기 주수대에 수직한 방향으로 연장되어 설치되는 복수의 주수봉과, 각각의 주수봉에 일정 간격으로 설치되는 복수의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 주수시험설비.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주수 프레임은, 상기 복수의 주수봉을 회전하여 상기 복수의 주수봉에 설치된 복수의 노즐들의 분사 각도를 조절하는 하나 이상의 주수봉 회전장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 주수시험설비.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주수 프레임은, 상기 레일 구조물과 일정한 이격거리를 유지하기 위한 복수의 연결 프레임과, 상기 레일 구조물의 레일 상에 장착되는 복수의 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 주수시험설비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020019658A (ko) 2000-09-06 2002-03-13 이종훈 폴리머애자 복합열화 시험장치
KR20050030496A (ko) 2003-09-26 2005-03-30 한국전력공사 폴리머 피뢰기 장기특성 평가장치

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