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케이블의 활성화 에너지 산출방식에 따른 열화특성에 관한 연구

산업시설의 자동화 및 대형화로 인하여 전기시설물에 대한 케이블 화재의 중요성이 높아지고 있다. 케이블의 단락 및 누전 등에 의해 발생된 화재는 케이블 트레이를 통하여 대형화재로 확산될 수 있다. 케이블 화재시 절연열화에 의한 단락은 화재를 유발하는 가장 큰 원인으로 작용하고 있으며, 절연 성능은 시간경과에 따라 케이블이 사용되는 환경조건에 영향을 받아 가속화 되어질 수 있다. 특히 국내 원자력 발전소 설비의 전체 가연물 중 케이블은 가장 많은 비중을 차지하며, 원자력 발전소에서의 케이블은 고온 및 높은 사용빈도에 의한 열화요인으로 인해 절연성능이 떨어질 가능성이 매우 높다. 따라서 열화된 케이블의 화재위험성이 증가됨에 따라 케이블의 노화(가속수명)에 따른 난연성능(절연성능)에 대한 연구는 중요하다. 케이블의 가속수명평가를 위한 가속열화시험은 케이블의 구성물질의 시간 변화에 따라 열적 스트레스(Stress)를 받아 물리⋅화학적 성질이 변화되는 열화 현상을 기반으로 가혹한 환경을 인위적으로 설정할 수 있는 활성화 에너지 산출로 평가되고 있다. 다양한 분석에 따라 활성화 에너지의 값은 다르게 산출되며, 이를 이용한 수명 예측은 큰 오차를 수반한다. 따라서 정확한 활성화 에너지의 측정은 케이블의 높은 신뢰도 평가를 위하여 필수적이다. 이러한 배경하에 본 연구에서는 원자력 케이블(Non-class 1E), 소방용 내화케이블(TFR-8) 및 특수용 케이블과의 비교를 위한 일반 비닐절연 케이블(VCTF)을 대상으로 활성화 에너지 산출을 위한 열중량 분석(TGA)을 수행하였다. 활성화에너지는 Kissinger 및 Flynn-Wall-Ozawa 방식에 의해 산출하였으며, 활성화에너지의 산출방식에 따른 케이블의 열화특성을 정량적으로 비교⋅검토하였다. 본 연구 결과는 향후 케이블의 가속열화를 이용한 수명평가의 신뢰성 향상에 기여될 수 있을 것으로 기대된다.

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