[제품 정보]
Uvirco Technologies _ Corona/Ultraviolet (UV) camera
[제품 정보]
Uvirco Technologies _ Corona/Ultraviolet (UV) camera
UVIRCO TECHNOLOGIES는 고전압 설비에서 발생하는 코로나 방전 및 전기적 이상을 시각적으로 감지할 수 있는 최첨단 자외선(코로나) 카메라를 제공합니다.
이 장비는 송전선, 변전소, 절연체 등 고전압 장비의 미세한 결함을 비접촉 방식으로 실시간 감지하여, 설비 고장 예방과 운영 효율 향상에 기여합니다.
코로나 방전은 다음과 같은 문제를 나타낼 수 있습니다:
UVIRCO 자외선 카메라는 이러한 리스크를 조기에 식별하여, 예방 정비 및 정확한 의사결정을 가능하게 합니다.
코로나 방전은 다양한 방식으로 손상을 유발할 수 있습니다:
1. 가청 소음 및 무선 간섭
코로나 방전은 특유의 ‘지직거리는 소리’를 발생시키며, 이는 직접적인 손상을 일으키지는 않지만 주변의 사람이나 동물에게 불쾌감을 줄 수 있습니다.
또한, 고조파가 특정 조건에서 양의 간섭을 일으킬 경우 도체에 진동을 유발할 수 있습니다.
무선 간섭 자체가 직접적인 손상을 유발하지는 않지만, 전자기기의 오작동이나 이상 동작을 일으킬 수 있으며, 이는 기기 손상으로 이어질 수 있습니다.
2. 자외선 (UV) 광선
코로나 방전에서 발생하는 자외선(UV) 광은 폴리머 재질의 장비 노화를 가속화시켜, 예상보다 빠르게 장비의 고장을 초래할 수 있습니다.
또한, 일부 동물은 자외선(UVc) 영역을 감지할 수 있기 때문에 이러한 자외선은 동물 행동에 영향을 줄 수 있습니다.
예를 들어, Reindeer (Rangifer tarandus) 의 이동 경로 변화 문제가 보고된 바 있습니다.
Reindeer (Rangifer tarandus) 이란? 자외선(UV) 감지 능력을 가지고 있어, 고전압 설비에서 발생하는 코로나 방전의 자외선을 시각적으로 인식할 수 있습니다.
이로 인해 일부 지역에서는 고압 전력선에서 방출되는 자외선 때문에 순록의 이동 경로가 변경된 사례도 보고되었습니다.
3. 이온화 (Ionization)
이온화 과정은 코로나 방전으로부터 시작됩니다:
(1) 코로나 방전은 전자가 공기 중으로 방출되는 "부분 방전(Partial Discharge)"의 한 형태입니다.
전자 방출의 메커니즘은 물리학의 영역에 속합니다.
(2) 이 전체 과정은 "우주선(cosmic rays)" 이 고전압(HV) 장비 주변의 공기 분자에서 전자 하나를 궤도 밖으로 튕겨내어 이온화시키면서 시작됩니다.
(3) 이 과정에서 방출된 자유 전자는 장비 주변의 전기장에 의해 음(-)의 위상에서는 밀려나고, 양(+)의 위상에서는 끌어당겨집니다.
만약 전자에게 가해지는 반발력이 충분히 커져 높은 속도로 가속된다면, 다른 공기 분자와 충돌할 때 두 개 이상의 전자를 추가로 방출시킬 수 있습니다. 이렇게 충돌로 인해 둘 이상의 전자가 방출되면 '전자 눈사태(Avalanche)' 현상이 발생한 것입니다.
전자 눈사태(Avalanche)는 전기장의 세기가 감소하여,
더 이상 전자를 충분한 속도로 가속시켜 충돌 시 전자를 방출할 수 없을 정도가 될 때까지 계속됩니다.
(4) 이 단계에서 충돌은 분자를 들뜨게(excited) 만듭니다.
분자는 중성 상태로 돌아가려고 하며, 그 과정에서 과잉 에너지를 빛의 형태(광자)로 방출합니다.
방출되는 광자의 주파수는 들뜬 분자를 구성하는 원자와 결합 형태에 따라 달라집니다.
(5) "우리 주변 공기의 주성분인 질소(N₂)"의 경우, 방출되는 빛의 주파수는 대부분 자외선(UV) 영역에 있으며, 400nm를 초과하는 가시광선(푸른색 영역의 최저치)에 해당하는 빛은 약 5%에 불과합니다.
이는 N₂ 형광의 빛 스펙트럼을 세로로 1000배 확대한 결과로 확인됩니다.
(6) 이온화된 분자는 전자(e⁻)를 공유하기 위해 다른 분자들과 결합할 수도 있습니다.
예) O₂ + e⁻ → 2O⁻
O⁻ + O₂ → O₃ (오존, O-Zone)
오존은 매우 반응성이 높아 금속을 산화시켜 녹을 유발합니다. 또한,
N₂ & O₂ + e⁻ → 2N⁺ + 2O⁻
N⁺ + 5O⁻ → NO₂ + O₃
NO₂ + H₂O + O₂ → HNO₃ (질산)
**질산(HNO₃)**은 장비 표면에 흰색 가루 형태로 나타나며,
금속 부품의 도금을 제거하거나 모든 부품의 코팅을 손상시킬 수 있습니다.
이온화 과정에서 다양한 다른 분자들도 생성될 수 있습니다. 예를 들어,
1. 옥살산 (Oxalic Acid)
2. 탄산 (Carbonic Acid)
오존층은 특정 주파수의 빛만을 일정량 통과시킵니다.
280nm 이하의 파장에서는 N₂ 형광에서 발생하는 빛만이 독특하게 관찰되는데, 이를 "태양 맹점 범위(solar blind range)" 라고 합니다.
UVC 및 가시광 이미지를 효과적으로 시각화하기 위해서는 적절한 광학 장치와 함께 두 가지 유형의 카메라가 사용되어야 합니다.
감지된 자외선(UV) 이미지는 가시광 이미지 위에 겹쳐져 방전이 발생하는 위치를 표시합니다.
UV 영역은 관찰이 용이하도록 거짓 색상으로 표현됩니다.
방전 현상이 발견되면 사용자들이 가장 먼저 묻는 질문은 보통 “이 방전이 중요한 결함인가요?”입니다.
하지만 이 질문은 적절하지 않습니다. 모든 결함은 어느 정도 중요성을 가지고 있기 때문입니다. 올바른 질문은 “이 결함의 유지보수 우선순위는 무엇인가요?”가 되어야 합니다.
즉, 결함이 중요할 수는 있지만, 더 심각한 결함이 있거나 예상 고장 시점이 다음 유지보수 일정 이후라면 즉각적인 조치가 필요하지 않을 수 있습니다.
그렇다면 어떻게 유지보수 우선순위를 정할 수 있을까요? 많은 사용자들이 카메라에서 측정된 ‘카운트’를 바로 확인하지만, 이는 올바른 접근이 아닙니다. 카운트 값은 다양한 영향을 받기 때문에 쉽게 비교할 수 없기 때문입니다.
카운트는 검사 시점의 손상 속도 지표로는 유용할 수 있으나, 이를 표준 조건으로 환산하지 않으면 의미가 제한적입니다.
또한, 카운트는 주변 환경(날씨)에 따라 달라지기 때문에 동일한 조건에서 검사를 진행하지 않는 이상 추세 분석용으로도 적합하지 않습니다.
가장 신뢰할 수 있는 유지보수 우선순위 판단 방법은 미국 전력연구소(EPRI)가 개발한 "유지보수 우선순위 평가 시스템(Maintenance Priority Rating system)"을 사용하는 것입니다.
이 시스템은 방전이 하드웨어에 끼칠 수 있는 손상 정도, 물리적 손상 여부, 그리고 하드웨어가 고장 나기까지 예상되는 시간 등을 기준으로 등급을 부여합니다.
아래에는 유지보수 우선순위 평가 단계와 관련 질문을 의사결정 트리 형태로 재해석한 내용이 있습니다.
미국 EPRI 필드 가이드인 “주간 송전 및 배전 가공선과 변전소 방전 검사” 에는 다양한 부품들의 방전 사례 이미지 라이브러리가 포함되어 있으며,
최적의 검사 조건, 방전이 발생하는 원인, 조치를 취하지 않을 경우 예상되는 결과, 고장까지의 시간, 그리고 결함을 수정하기 위해 취해야 할 조치 등이 자세히 설명되어 있습니다.
[ 제품 참고 영상 ]
