생산기술연구원 부설 산업기술시험평가연구소(소장 金恒來)는 29일 소속연구원들의 기초 연구개발과제 논문을 선정, 발표했다. 연구원의 자질향상과신규 정부개발과제 도출이란 모토로 발표된 논문중 관심을 끄는 논문2편을발췌, 주요 내용을 소개한다.<편집자 주>
<건축용 판유리와 금속망의 전자파차폐효과에 대한 해석(전자파팀 조원서연구원)>
전자파는 정보화사회에 필요불가결한 자원인 반면 부작용도 많다. 즉, 각종 전기·전자기기에서 발산하는 불요불급의 전자파는 다른 기기의 운용 측면에서는 장해(EMI)로 간주되기 때문에 기기간에 서로 영향을 주고 받는전파간섭은 불가피하다.
이런 점에서 건물은 전자기기의 최후 노이즈 차단수단인 케이스처럼 전자파 유출입을 제한할 수 있는 커다란 외갑으로 생각할 수 있다. 다시말해 건물자체가 갖는 전자파 감쇄특성과 전자파차단을 고려한 건축설계가 이루어진다면 외부에서 발생한 불필요한 전자파차폐와 건물내부에서 발생하는 유해전자파도 건물내부로 국한하는 一石二鳥의 효과를 볼 수 있다.
물론 이동통신 측면에서 고려한다면 건물의 차폐는 통신의 방해요소가 된다. 하지만 건물에서 발생되는 전자파의 감쇄 특성과 전파경로를 추적, 건축물을 설계한다면 전파이용이 급증하고 있는 이 시대에 보다 효과적으로 전자파제어가 가능할 것으로 보인다.
연구결과 건축구조별 전자파감쇄특성은 건물 내외부 경계지점에서 측정한기준으로 순수 목구조물의 차폐효과가 약 1.8㏈ 정도로 거의 효과가 없는 반면 철근 콘크리트 구조물은 14~16㏈의 감쇄특성을 지녀 상대적으로 전자파차폐효과가 큰 것으로 조사됐다.
일부 건축자재류별 감쇄특성면에서는 금속박막유리를 이용한 건축물이 평균 13.4㏈의 감쇄레벨을 나타내 비교적 차폐효과가 높은 것으로 밝혀졌으며알루미늄블라인드가 설치된 유리창 구조물은 6.7㏈로 효과가 상대적으로 낮았다. 그러나 철제지붕을 가진 구조물은 15.8㏈로 감소효과가 가장 높게 평가됐다.
특히 금속박막증착유리의 전자파 차폐특성은 채용된 금속의 도전율과 증착두께에 따라 다른데 일반적으로 銅이 광투과율은 상대적으로 낮으나 34㏈의특성치를 보여 스틸(14㏈)이나 티타늄(5㏈)에 비해 차폐효과가 훨씬 뛰어난것으로 나타났다.
또 금속망은 재질의 도전율과 함께 특히 망간격에 따라 차폐율이 결정되며특히 주파수가 증가하면 차폐효과가 감소하는 특성을 갖는다. 실제로 인치당50메쉬를 기준으로 20MHz~1GHz대역의 평균 차폐효과는 동(62.6㏈),황동(61.3㏈),스틸(53.6㏈)순이었다.
<전자식안정기 제특성이 램프수명에 미치는 영향(신뢰성팀 유종걸연구원)>
형광등의 두드러진 장점은 백열등에 비해 3배 높은 효율이며 전자식 안정기의 장점은 기계식 안정기에 비해 30% 이상의 절전효과다. 일반적으로 형광등의 효율과 수명은 형광등 아크에 흐르는 전류와 형광물질의 전기적 작용을포함하며 대부분은 생산단계서 결정된다.
사용자가 결정가능한 전기적 특성중에 대표적인 것이 주파수와 파고율이다. 때문에 안정기와 조합된 형광등의 효율향상에 대한 연구가 세계적으로활발하며 국내서도 에너지효율등급제와 高마크제를 도입, 고효율 전자식안정기 생산을 유도하고 있다.
이번 연구는 고효율 전자식 안정기가 램프수명에는 어떤 영향을 끼치는가를 조사, 램프 수명향상을 위한 방안과 형광등 및 전자식안정기산업 발전에도움을 주는데 주안점을 두었다.
일반 형광등에 대한 연구결과 출력주파수를 단순히 증가시키는 것은 11%까지 효율이 증가하는 것으로 나타났다. 명백한 것은 고주파를 동작할 때 주어진 조건하에서 동일한 광속을 갖는데 소모되는 전기에너지가 상대적으로 저주파보다 적다는 사실인데 주파수는 L값과 C값을 적절히 변화시켜 조절할수 있다. 주파수외에 형광등 내부온도 조절에 소모되는 전기에너지를 줄이는것도 파고율과 5%의 효율향상을 실현할 수 있다.
결론적으로 관경 T12, 40W급 표준형 형광등의 경우 수명이 연장되는 최적의 주파수대역은 24~26KHz 대역이며 파고율은 약 1.70~1.75인 것으로 조사됐다. 이는 IEC권고사항이기도 하다. 그러나 현재 전자식안정기에 대한각종규격은 광효율개선에 너무 치중, 램프수명을 소홀이 한 경향이 짙다. 실제로 효율에 집착하다보면 램프수명이 많게는 50% 가까이 짧아진다.
램프전류 및 파고율 이외에도 안정기의 여러 특성중 고조파함유율(THD)이 높을 수록 램프의 수명을 단축시키는 피크파형이 많아지는 것으로 밝혀졌다. 이밖에 역률은 1에 가까와질수록 전자식안정기 자체의 시장성은 물론 램프수명에 간접적으로 영향을 끼치며 램프의 관경도 수명과 적지않게 관계되는 것으로 나타났다.
<정리=이중배기자>