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전자파로 ‘전류’ 측정기술, 세계 첫 개발
전자파로 ‘전류’ 측정기술, 세계 첫 개발
  • 전승민 기자
  • 승인 2021.06.23 12:41
  • 댓글 0
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ETRI 연구진 발표, 과전류 자동차단 가능해 고성능 안전시스템 등장 기대
연구진이 전류 센서와 모듈에 높은 전압을 걸어 차단이 잘 이뤄지는지 실험하고 있다. 한국전자통신연구원 제공.
연구진이 전류 센서와 모듈에 높은 전압을 걸어 차단이 잘 이뤄지는지 실험하고 있다. 한국전자통신연구원 제공.

전선이나 전기회로 등에 전류가 흐를때는 반드시 주위에 파장이 생겨난다. 이 파장을 통신에 사용하면 ‘전파’, 원치 않게 흘러나오면 ‘전자파’라고 부른다. 전자파는 통신기기를 사용하는 것이 아니라면 가급적 없었으면 싶은 귀찮은 존재였다. 인체에 유해한 경우도 있는데다 인근 다른 전기회로에 잡음 등을 가지고 오기 때문이다.

국내 연구진이 이런 전자파를 이용해 역으로 전류의 크기를 알 수 있는 측정 센서를 개발했다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 전자파를 이용해 전류의 크기를 측정하는 센서 모듈을 세계에서도 처음으로 개발했다고 23일 밝혔다. 공장이나 고압선 등에서 생겨나는 갑작스러운 과전류를 상시 측정할 수 있어 산업안전 기술로 활용할 수 있을 것으로 보인다.

지금까지 외부에서 전류의 크기를 측정하려면 전선에 생기는 열이나 자기장 등을 측정한 다음 역으로 추정하는 방법밖에 없었는데, 오차가 심하고 측정 속도도 느려 사용이 불편했다. 정확히 측정하려면 회로에 직접 전류계를 연결해 확인해야 하는데, 고압전류 등은 이런 식으로 측정도 어려운 경우가 많았다.

ETRI는 이런 기존 방식과 달리 ‘전자파’를 이용하는 새로운 센서를 개발했다. 전자파가 다른 전선과 만나면 다시 전류를 흘리는 ‘유도전류’를 측정하는 방법으로 전류 크기를 확인한 것이다. 실험 결과 크고 작은 범위의 전류 측정이 모두 가능했으며 최대 800암페어(A) 수준의 높은 전류도 측정할 수 있었다.

이번에 개발한 센서는 전자파로 측정하는 비접촉 방식이라 기존 전기설비에 영향을 주지 않으며 크기도 수 밀리미터(㎜)로 매우 작게 만들 수 있다. 낮은 단가로 제작이 가능해 과전압 발생이 우려되는 전기회로 곳곳에 설치한 다음 24시간 측정하는 것도 가능하다.  연구진은 새로운 전류 센서를 스마트폰 등으로 수시 확인하고 이를 인터넷으로 확인하는 사물인터넷(IoT) 기능을 넣었다. 공장 등에 적용할 경우 합선 등으로 갑작스럽게 전류가 치솟을 경우 빠르게 전원을 끊는 전력차단 기능도 넣었다. 

연구진은 이번 기술개발로 인해 전기설비 기술자들에게 ‘꿈의 차단기’로 불리는 ‘완전 전자식 전력 차단기’를 만들 수 있게 됐다고 설명하고 있다. 전기사고가 생길 경우 피해가 발생하기 전 불과  4ms(밀리초, 1ms는 1천분의 1초) 단위로 전원차단이 가능해 피해를 사전에 방지할 수 있다. 가정은 물론 높은 전류가 필요한 공장이나 기지국, 전기자동차의 안전 시스템 등의 설계에 효과적인 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

연구를 주도한 김탁환 ETRI 연구위원은 “이번 기술은 4차산업혁명 스마트 공장 핵심 기반 기술을 만드는데 필수적이 될 것”이라고 했다.

이번 연구성과는 국내 기업 ‘동아전기공업’을 통해 실용화 될 전망이다. 연구비는 과학기술정보통신부의 ‘휴대 단말용 급격한 전하방전 저전압 스위칭 소자 원천기술 개발’연구과제를 통해 지원받았다.

새롭게 개발된 전류센서 모듈. 한국전자통신연구원 제공.
새롭게 개발된 전류센서 모듈. 한국전자통신연구원 제공.

 

 

전승민 기자 enhanced75@gmail.com

 



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