KR102672743B1 - Structure for shielding magnetic field having dissimilar composite material - Google Patents
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Abstract
실제 지중 케이블에 적용되는 콘크리트 트러후(맨홀) 또는 관로공의 형상에 맞춰 신설 또는 기설선로에 적용 가능한 경제적이며 효과적인 자기장 차폐 구조물이 개시된다. 상기 자기장 차폐 구조물은, 전력 케이블과 미리 설정되는 제 1 간격으로 이격되게 덮는 고도전체를 포함하며, 상기 고도전체는 하부면이 개방되는 것을 특징으로 한다.An economical and effective magnetic field shielding structure that can be applied to new or existing lines according to the shape of a concrete trough (manhole) or pipe hole applied to an actual underground cable is disclosed. The magnetic field shielding structure includes an entire elevation that covers the power cable and is spaced apart from a first preset interval, and the entire elevation is characterized in that its lower surface is open.
Description
본 발명은 지중 케이블에서 발생하는 자기장을 저감시키는 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 재료와 재료간의 전기적인 연결을 보다 간편하고 쉽게 할 수 있도록 이종재료를 활용하는 점에 입각하여 자성체와 고도전체를 최적의 간격 및 배치, 재료의 구조를 적용한 효과적인 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물에 대한 것이다.The present invention relates to a technology for reducing magnetic fields generated from underground cables. More specifically, the present invention relates to a technology for reducing magnetic fields generated in underground cables. More specifically, the present invention relates to a technology for combining magnetic materials and high-altitude materials based on the use of heterogeneous materials to make electrical connections between materials simpler and easier. It is about a magnetic field shielding structure using effective heterogeneous composite materials with optimal spacing, arrangement, and material structure.
전력을 이송하는 지중 케이블은 전력구와 같은 특수한 콘크리트 통로를 만들어 케이블이 매설되어 있다. 이러한 케이블에서 발생하는 자기장을 저감시키기 위해서는 기존의 방식과 같이 특수한 재질의 차폐재료를 사용하여야 한다.Underground cables that transmit power are buried in special concrete passages like power tunnels. In order to reduce the magnetic field generated from these cables, a special shielding material must be used as in the existing method.
다양한 자기장 저감방법 중 와전류 차폐방법은 케이블에 인가되는 전류에 따른 자계 형성시 도전성 재료인 구리나 알루미늄을 인근에 설치하여 자기장을 감소시키는 방법이다. 원리는 패러데이 유도법칙에 의해 케이블 전류의 역방향 와전류를 발생시켜 역자계를 형성하여 케이블에서 발생하는 자계를 저감시키는 방법이다. Among various magnetic field reduction methods, the eddy current shielding method is a method of reducing the magnetic field by installing copper or aluminum, a conductive material, nearby when a magnetic field is formed according to the current applied to the cable. The principle is to reduce the magnetic field generated in the cable by generating an eddy current in the reverse direction of the cable current to form a reverse magnetic field according to Faraday's law of induction.
와전류 차폐방법은 차폐재료의 크기(면적)을 증가하면 다음 수학식1과 같이 저항이 감소하기 때문에 전기적 저항이 감소하며, 이러한 현상으로 와전류가 증가하기 때문에 차폐성능은 증가한다. In the eddy current shielding method, as the size (area) of the shielding material increases, the resistance decreases as shown in Equation 1 below, so the electrical resistance decreases. As the eddy current increases due to this phenomenon, the shielding performance increases.
여기서, ρ는 고유저항, ㅣ은 선로길이, S는 단면적이다.Here, ρ is the specific resistance, ㅣ is the line length, and S is the cross-sectional area.
종래의 자기장 차폐 기술들은 고투자율 금속 재질의 차폐시트를 사용하여 케이블 인근 또는 전력설비를 대상으로 전체를 감싸는 방법 등을 제시하고 있다. 그러나 이러한 방법은 지중 케이블 공사와 같은 현장에 적용하기 어려울뿐더러 기설선로를 대상으로 포설되어있는 지중 케이블을 대상으로 적용하기에 적합하지 않다. Conventional magnetic field shielding technologies suggest a method of enclosing the entire area near cables or power facilities using a shielding sheet made of high permeability metal. However, this method is not only difficult to apply to sites such as underground cable construction, but is also not suitable for application to underground cables laid for existing lines.
또한, 기존의 차폐방법은 케이블과 같이 상대적으로 부피가 큰 설비에 대한 효과적인 차폐방법이 없는 실정이다. 알루미늄을 이용한 자기장 저감방법은 전력구 내부 또는 외부에 알루미늄 설치를 통한 저감방법이 주를 이루고 있다. In addition, the existing shielding method does not provide an effective shielding method for relatively bulky equipment such as cables. The main method of reducing magnetic fields using aluminum is by installing aluminum inside or outside the power outlet.
이러한 설치방법은 알루미늄 적용시 재료와 재료간의 이격을 주어야만 발생하는 자기장에 대해 효과적으로 저감이 가능하다. 또한, 재료간의 전기적인 연결(접속)을 통해 알루미늄의 면적이 최대한으로 증가시켜야 차폐 성능이 가능하다는 문제점이 있다. 즉 위 수학식에서와 같이, 알루미늄의 면적 증가시 저감효과가 상승할 수 있다.This installation method can effectively reduce the magnetic field generated only by providing a distance between materials when applying aluminum. In addition, there is a problem that shielding performance is only possible when the area of aluminum is increased to the maximum through electrical connection (connection) between materials. In other words, as in the above equation, the reduction effect can increase as the area of aluminum increases.
한편, 고투자율 재료를 적용한 차폐방법의 경우, 차폐재료의 인근에서는 우수한 차폐효과를 보이지만 거리가 멀어짐에 따라 저감특성이 감소하는 현상을 나타낸다. On the other hand, in the case of a shielding method using a high permeability material, excellent shielding effect is shown in the vicinity of the shielding material, but the reduction characteristics decrease as the distance increases.
또한, 자기장을 저감하기 위해서는 차폐재료를 적용하는 방법외 터널의 심도를 깊게 시공하는 방법, 케이블의 부하를 조정하는방법 등이 있으나 상대적으로 손실비용 및/또는 시간이 소요된다는 단점이 있다.In addition, in order to reduce the magnetic field, there are methods such as applying shielding materials, constructing tunnels at greater depths, adjusting the load on the cable, etc., but these methods have the disadvantage of being relatively expensive and/or time-consuming.
또한, 자기장을 저감하기 위해서는 차폐재료를 적용하는 방법외 터널의 심도를 깊게 시공하는 방법, 케이블의 부하를 조정하는 방법 등이 있으나 상대적으로 손실비용 및/또는 시간이 소요된다는 단점이 있다.In addition, in order to reduce the magnetic field, there are methods such as applying shielding materials, deepening the tunnel, adjusting the load on the cable, etc., but these methods have the disadvantage of being relatively expensive and/or time-consuming.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 실제 지중 케이블에 적용되는 콘크리트 트러후(맨홀) 또는 관로공의 형상에 맞춰 신설 또는 기설선로에 적용 가능한 경제적이며 효과적인 자기장 차폐 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was proposed to solve the problems caused by the above background technology, and provides an economical and effective magnetic field shielding structure that can be applied to new or existing lines according to the shape of the concrete trough (manhole) or pipe hole applied to the actual underground cable. The purpose is to provide.
또한, 본 발명은 거리가 멀어짐에 따라 감소하는 저감특성을 보완할 수 있도록 이종 복합 재료간의 갭 간격을 적용하여 지표면 또는 인근에서의 최적 저감이 가능할 수 있는 자기장 차폐 구조물을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a magnetic field shielding structure that can achieve optimal reduction on or near the ground surface by applying gap spacing between heterogeneous composite materials to compensate for reduction characteristics that decrease with distance.
또한, 본 발명은 케이블에서 발산되는 열방사 특성을 고려하여 모두 감싸는 형태가 아닌 바닥부 일부분을 노출함으로써 케이블의 열적특성에 따른 효율감소를 사전에 방지할 수 있는 자기장 차폐 구조물을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a magnetic field shielding structure that can prevent a decrease in efficiency due to the thermal characteristics of the cable by exposing a portion of the bottom rather than enclosing the entire cable in consideration of the heat radiation characteristics emitted from the cable. There is.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 실제 지중 케이블에 적용되는 콘크리트 트러후(맨홀) 또는 관로공의 형상에 맞춰 신설 또는 기설선로에 적용 가능한 경제적이며 효과적인 자기장 차폐 구조물을 제공한다.In order to achieve the problems presented above, the present invention provides an economical and effective magnetic field shielding structure that can be applied to new or existing lines according to the shape of a concrete trough (manhole) or pipe hole applied to an actual underground cable.
상기 자기장 차폐 구조물은,The magnetic field shielding structure is,
전력 케이블과 미리 설정되는 제 1 간격으로 이격되게 덮는 고도전체를 포함하며, 상기 고도전체는 하부면이 개방되는 것을 특징으로 한다.It includes a power cable and an entire elevation spaced apart from it at a preset first interval, wherein the entire elevation has an open lower surface.
또한, 상기 고도전체의 단면은 "┏┓" 형상인 것을 특징으로 한다.In addition, the cross section of the entire elevation is characterized in that it has a “┏┓” shape.
또한, 상기 고도전체의 내벽면에는 자성체가 적층되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inner wall of the entire elevation is characterized in that a magnetic material is laminated.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물로서, 전력 케이블과 미리 설정되는 제 1 간격으로 이격되게 덮는 고도전체를 포함하며, 상기 고도전체는 하부면이 개방되며, 상기 하부면에 모서리 꺽음 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention is a magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials, and includes a power cable and an entire elevation spaced apart from a preset first interval, and the entire elevation has an open lower surface. It provides a magnetic field shielding structure using a heterogeneous composite material, characterized in that it has a corner bending structure on the lower surface.
또한, 상기 고도전체의 단면은 사각형상인 것을 특징으로 한다.In addition, the cross-section of the entire elevation is characterized in that it is square.
또한, 상기 고도전체의 내벽면에는 자성체가 적층되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inner wall of the entire elevation is characterized in that a magnetic material is laminated.
또한, 상기 자성체는 상기 하부면에 개방되어 형성되는 개방부로부터 일정 간격만큼만 적층되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic material is characterized in that it is stacked only at a certain distance from the opening formed on the lower surface.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물로서, 전력 케이블과 미리 설정되는 제 1 간격으로 이격되게 덮는 고도전체; 및 상기 고도전체의 내측에 미리 설정되는 제 2 간격으로 이격되게 설치되는 플레이트 형상의 자성체를 포함하며, 상기 고도전체는 하부면이 개방되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention is a magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials, comprising: an entire body covering the power cable spaced apart from the power cable at a preset first interval; And it includes a plate-shaped magnetic material installed to be spaced apart at a preset second interval on the inside of the entire elevation, and the entire elevation provides a magnetic field shielding structure using a heterogeneous composite material, characterized in that the lower surface is open. .
또한, 상기 자성체는, 상기 제 2 간격으로 이격되게 설치되는 제 1 가로 플레이트; 상기 제 1 가로 플레이트와 일정 간격으로 이격되는 제 2-1 서브 가로 플레이트 및 제 2-2 서브 가로 플레이트; 및 위쪽 말단이 상기 제 1 가로 플레이트의 말단과 교차되고 아래쪽 말단이 상기 제 2-1 서브 가로 플레이트 및 상기 제 2-2 서브 가로 플레이트의 말단과 교차되는 제 1 세로 플레이트 및 제 2 세로 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, the magnetic material includes: first horizontal plates spaced apart from each other at the second interval; a 2-1 sub horizontal plate and a 2-2 sub horizontal plate spaced apart from the first horizontal plate at a predetermined interval; and a first vertical plate and a second vertical plate, the upper end of which intersects the end of the first horizontal plate and the lower end of which intersects the ends of the 2-1 sub-transverse plate and the 2-2 sub-transverse plate. It is characterized by:
또한, 상기 제 2-1 서브 가로 플레이트 및 상기 제 2-2 서브 가로 플레이트는 개방부로부터 안쪽으로 일정 거리만큼만 커버되게 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the 2-1 sub horizontal plate and the 2-2 sub horizontal plate are arranged to cover only a certain distance inward from the opening.
또한, 상기 제 2 간격은 3cm 내지 6cm인 것을 특징으로 한다.Additionally, the second interval is characterized in that it is 3 cm to 6 cm.
또한, 상기 고도전체의 재질은 구리 또는 알루미늄의 고전도체재료인 것을 특징으로 한다.In addition, the material of the entire high-altitude device is characterized in that it is a high-conductor material of copper or aluminum.
또한, 상기 자성체는 페라이트 또는 고투자율의 재료인 것을 특징으로 한다.Additionally, the magnetic material is characterized in that it is ferrite or a material with high magnetic permeability.
본 발명에 따르면, 서로 다른 이종 복합 재질의 차폐재료를 사용하여 자기장을 차폐함에 있어서 적절한 구조 또는 형태, 재료간의 적정 이격거리의 검토를 통해 자기장의 차폐 효과를 극대화할 수 있다.According to the present invention, when shielding a magnetic field using shielding materials made of different heterogeneous composite materials, the shielding effect of the magnetic field can be maximized by examining the appropriate structure or shape and the appropriate separation distance between the materials.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 종래의 차폐방법인 감싸는 형태의 차폐방법외 기설비나 신설설비에 모두 적용 가능한 장점이 있으며 저렴한 비용으로 고효율의 자계 저감 효과를 향상시킬수 있다는 점으 들 수 있다.In addition, other effects of the present invention include the advantage that it can be applied to both existing and new facilities in addition to the conventional shielding method of wrapping, and the high efficiency magnetic field reduction effect can be improved at low cost.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 지중 케이블과 같이 상대적으로 크기가 큰 설비를 대상으로 자기장을 차폐하기 위한 방법이 없는 상황에서 이러한 이종재료를 적용한 차폐를 통해 경제적인 자기장 차폐방법을 제공할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that in a situation where there is no method for shielding magnetic fields for relatively large facilities such as underground cables, an economical magnetic field shielding method can be provided through shielding using such heterogeneous materials. points can be mentioned.
도 1은 일반적인 자성체와 고전도체의 배열시 고전도체에 평행하게 자기장이 생성되는 개념도이다.
도 2는 일반적인 자성체와 고전도체의 배열시 고전도 체에 수직이게 자기장이 생성되는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전도체가 전력 케이블을 덮는 단면 구조이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이종 복합 재료간 갭이 없는 접촉 형태를 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이종 복합 재료간 갭이 있는 형태를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 3 내지 도 5에 따른 이종 복합 재료 구조 및 형상에 따른 저감 특성을 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 3 내지 도 5에 따른 이종 복합 재료간 간격에 따른 저감 특성을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물이 적용된 예시이다.Figure 1 is a conceptual diagram of a magnetic field being generated parallel to the high conductor when a general magnetic material and a high conductor are arranged.
Figure 2 is a conceptual diagram of a magnetic field being generated perpendicular to the high conductor when a general magnetic material and a high conductor are arranged.
Figure 3 is a cross-sectional structure in which a high conductor covers a power cable according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a contact form without a gap between heterogeneous composite materials according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view showing a gap between heterogeneous composite materials according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph showing reduction characteristics according to the structure and shape of the heterogeneous composite material according to Figures 3 to 5.
Figure 7 is a graph showing reduction characteristics according to the spacing between heterogeneous composite materials according to Figures 3 to 5.
Figure 8 is an example of a magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials according to an embodiment of the present invention.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail later with reference to the attached drawings, so that those skilled in the art will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the drawings, identical reference numerals are used to indicate identical or similar components.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 일반적인 자성체(120)와 고전도체(110)의 배열시 고전도체에 평행하게 자기장이 생성되는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 자성체(120)와 고전도체(110)가 평행하게 배열된 상태에서 고전도체(110)에 평행하게 자기장이 생성된다. 화살표는 자기장 방향을 나타내고, 화살표의 길이는 자기장 크기를 나타낸다.Figure 1 is a conceptual diagram showing a magnetic field generated parallel to the high conductor when a general magnetic material 120 and a high conductor 110 are arranged. Referring to FIG. 1, when the magnetic material 120 and the high conductor 110 are arranged in parallel, a magnetic field is generated parallel to the high conductor 110. The arrow indicates the direction of the magnetic field, and the length of the arrow indicates the magnitude of the magnetic field.
일반적으로, 전자기장은 전기를 사용하는 모든 제품, 기기, 장비 및 설비 등에서 필연적으로 발생된다. 전자기장 중 전기장은 건물의 지붕이나 벽면 등을 땅에 접지를 할 경우 접지된 부위의 금속물질 등을 사용함으로써 간단히 전기장을 차폐시킬 수 있다. In general, electromagnetic fields are inevitably generated in all products, devices, equipment, and facilities that use electricity. Among electromagnetic fields, electric fields can be easily shielded by using metal materials on the grounded area when the roof or walls of a building are grounded.
그러나, 자기장은 대부분의 일반적인 물질에 의해서 차폐가 어렵고 투자율 높은 특수소재나 도전성 재료 등을 사용하여야 그 차폐가 가능하다. 이러한 자기장 차폐 재질로는 고투자율 재료인 니켈합금, 규소강판 등과 같은 재료들이 알려져 있고, 도전성 재료(즉 고전도체)로는 구리, 알루미늄 등이 있다. However, magnetic fields are difficult to shield with most common materials, and shielding is possible only when special materials or conductive materials with high permeability are used. Such magnetic field shielding materials include known high permeability materials such as nickel alloy and silicon steel sheet, and conductive materials (i.e. high conductors) include copper and aluminum.
이러한 거리별 저감특성을 보완하기 위해 고전도체와 자성체(즉 고투자율 재료)의 이종복합재료를 적용함으로써 거리가 멀어짐에 따라 감소하는 저감특성이 보완가능하다. 도 1에서는 고전도체로 구리(Cu)가 사용되고, 자성체로 페라이트(ferrite)가 사용된다. 도 1에서는 고전도체로서 구리(Cu) 또는 알루미늄(AL)이 사용되고, 자성체로 페라이트(ferrite) 또는 전기강판(Fe-Si)이 사용된다.In order to complement these distance-dependent reduction characteristics, the reduction characteristics that decrease with distance can be supplemented by applying a heterogeneous composite material of a high conductor and a magnetic material (i.e., a high permeability material). In Figure 1, copper (Cu) is used as a high conductor and ferrite is used as a magnetic material. In Figure 1, copper (Cu) or aluminum (AL) is used as a high conductor, and ferrite or electrical steel (Fe-Si) is used as a magnetic material.
도 2는 일반적인 자성체(120)와 고전도체(110)의 배열시 고전도체(110)에 수직하게 자기장이 생성되는 개념도이다. 도 2를 참조하면, 자성체(120)와 고전도체(110)가 평행하게 배열된 상태에서 고전도체(110)에 수직하게 자기장이 생성된다. FIG. 2 is a conceptual diagram showing a magnetic field generated perpendicular to the high conductor 110 when a general magnetic material 120 and a high conductor 110 are arranged. Referring to FIG. 2, when the magnetic material 120 and the high conductor 110 are arranged in parallel, a magnetic field is generated perpendicular to the high conductor 110.
도 1 및 도 2를 참조하면, 자기장을 차폐하는 원리는 크게 회피(shunt) 효과와 와전류(eddy current) 효과의 두 가지로 구분할 수 있다. 회피 효과는 투자율이 큰 자성체(120)가 있을 때 주위의 자속(magnetic flux)이 자성체(120)로 몰림으로써 그 주위의 자속밀도가 작아지는 원리이다. Referring to Figures 1 and 2, the principle of shielding the magnetic field can be broadly divided into two types: the shunt effect and the eddy current effect. The avoidance effect is the principle that when there is a magnetic material 120 with high permeability, the surrounding magnetic flux is concentrated on the magnetic material 120, thereby reducing the magnetic flux density around it.
와전류 효과는 전기 전도체 내의 와전류로 인해 생기는 2차 자속이 원래의 자속을 상쇄시켜 차폐되는 원리로써 교번 자속일 때에 생긴다. 도 1 및 도 2는 투자율이 크지만 전기 전도도가 매우 작은 페라이트와 투자율은 1이지만 고전도체(전기 전도도가 큰)인 구리 판재의 예를 들어 보인 것이다. 앞서 언급한 바와 같이 자성체든 고전도체든 그 끝단에는 다른 곳보다 자기장이 더 커지는 특징을 보인다.The eddy current effect occurs when the secondary magnetic flux generated by the eddy current in an electrical conductor is an alternating magnetic flux and is shielded by canceling out the original magnetic flux. Figures 1 and 2 show examples of ferrite, which has a high magnetic permeability but very low electrical conductivity, and a copper plate, which has a magnetic permeability of 1 but is a high conductor (high electrical conductivity). As mentioned earlier, whether it is a magnetic material or a high-conductor material, the magnetic field has the characteristic of being larger at the end than at other places.
회피 효과는 자기장의 방향과 자성체의 길이 방향이 일치할 때 그 효과가 극대화되고, 와전류 효과는 서로 수직할 때 그 효과가 극대화됨을 알 수 있다. 이때 판재의 중심부가 가장 차폐 효과가 크고 이러한 고투자율 재료의 인근에서 자기장의 방향이 원래의 자기장의 방향과 수직하게 바뀌는 특징을 보인다.It can be seen that the avoidance effect is maximized when the direction of the magnetic field and the longitudinal direction of the magnetic material match, and the effect of the eddy current effect is maximized when they are perpendicular to each other. At this time, the center of the plate has the greatest shielding effect, and in the vicinity of these high permeability materials, the direction of the magnetic field changes perpendicular to the direction of the original magnetic field.
위와 같은 특징을 토대로 자기장 차폐에 있어서 효과적인 저감 방안이 가능하다.Based on the above characteristics, effective reduction measures in magnetic field shielding are possible.
① 제 1 저감 방안: 이종재료간의 갭 간격(최적 5cm)을 적용하여 지표면 또는 인근에서의 최적 저감① First reduction plan: Optimal reduction on or near the ground surface by applying a gap distance (optimum 5cm) between dissimilar materials.
② 제 2 저감 방안: 추가적으로 케이블에서 발산되는 열방사 특성을 고려하여 모두 감싸는 형태가 아닌 바닥부 일부분을 노출함으로써 케이블의 열적특성에 따른 효율감소를 사전에 방지② Second reduction plan: In addition, considering the heat radiation characteristics emitted from the cable, expose a portion of the bottom rather than enclosing the entire cable to prevent a decrease in efficiency due to the thermal characteristics of the cable.
③ 제 3 저감 방안: 맨홀 또는 트러후를 모두 감싸는 형태가 아닌 모서리부분을 꺽어줌으로써 끝단에서 증가하는 자기장을 멀리 배치③ Third reduction method: Place the magnetic field that increases at the end away from the end by bending the corners instead of enclosing the entire manhole or trough.
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 재료와 재료간의 전기적인 연결을 보다 간편하고 쉽게 할 수 있는 방법을 착안하여 이종재료를 활용하는 점에 입각하여 자성체(120)와 고도전체(110)를 최적의 간격 및 배치, 재료의 구조를 적용한 효과적인 자기장 이종재료를 활용한 저감 방안을 제시한다.Therefore, in one embodiment of the present invention, the magnetic body 120 and the high-altitude body 110 are optimized based on the point of utilizing heterogeneous materials by focusing on a method of making electrical connection between materials simpler and easier. We present an effective magnetic field reduction method using heterogeneous materials by applying spacing, arrangement, and material structure.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전도체(320)가 전력 케이블(310)을 덮는 단면 구조이다. 도 3을 참조하면, 전력 케이블(310)이 배치되고, 이 전력 케이블(310)을 덮는 고전도체(320)가 배치된다. 전력 케이블(310)은 각 상(Phase)을 위한 제 1 내지 제 3 전선(311,312,313)으로 이루어진다.Figure 3 is a cross-sectional structure in which the high conductor 320 covers the power cable 310 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a power cable 310 is disposed, and a high conductor 320 covering the power cable 310 is disposed. The power cable 310 consists of first to third wires 311, 312, and 313 for each phase.
고전도체(320)는 하부면이 개방되는 개방부(301)를 갖는 구조이다. 즉, 단면이 "┏┓" 형상이다. 즉, 사각형상이다. 고전도체(320)는 구리, 알루미늄, 황동, 청동, 백동, 알루미늄 합금 등이 될 수 있다.The high conductor 320 has an opening 301 whose lower surface is open. That is, the cross section has a “┏┓” shape. In other words, it has a square shape. The high conductor 320 may be copper, aluminum, brass, bronze, cupronickel, aluminum alloy, etc.
도 3에서는 고전도체(320)만으로 구성되는 것을 도시하였으나, 이 고전도체(320)의 내벽면에는 자성체(120)가 층으로 적층될 수 있다. 자성체의 종류는 페라이트가 주로 사용되나 이에 한정되는 것은 아니며, 알루미늄, 알칼리금속, 코발트, 니켈, 네오디뮴 등이 사용될 수도 있다. 도포는 자성체 분말에 유기 용제, 유기 바인더, 분산제나 가소제 등의 첨가제를 첨가하여 생성된 자성체 페이스트를 이용할 수 있다. 자성체 페이스트를 제조하는 방법에 대해서는 널리 공지되어 있음으로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.Although FIG. 3 shows that it is composed of only the high conductor 320, the magnetic material 120 may be stacked in layers on the inner wall of the high conductor 320. The type of magnetic material mainly used is ferrite, but it is not limited to this, and aluminum, alkali metal, cobalt, nickel, neodymium, etc. may also be used. For application, a magnetic paste produced by adding additives such as an organic solvent, organic binder, dispersant, or plasticizer to magnetic powder can be used. Since the method for producing magnetic paste is widely known, further description will be omitted.
도포는 스크린 인쇄법이 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니고, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 슬롯다이 코팅, 바코팅, 및 닥터 블레이드 등도 사용가능하다. Screen printing is used for application, but is not limited to this, and spin coating, spray coating, slot die coating, bar coating, and doctor blade can also be used.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이종 복합 재료간 갭이 없는 접촉 형태를 보여주는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 전력 케이블(310)이 배치되고, 이 전력 케이블(310)을 덮는 고전도체(420)가 배치된다. 고전도체(420)는 하부면이 개방되고, 모서리 꺽음 구조를 갖는다. 또한, 내벽면에 자성체(410)가 형성될 수 있다. 이러한 모서리 꺽음 구조는 외부로 노출되는 자기장이 현저히 저감됨을 확인가능하며 추가적으로 재료 간격을 줌으로써 추가적인 저감효과가 기대가능하다.Figure 4 is a perspective view showing a contact form without a gap between heterogeneous composite materials according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, a power cable 310 is disposed, and a high conductor 420 covering the power cable 310 is disposed. The high conductor 420 has an open lower surface and has a bent corner structure. Additionally, a magnetic material 410 may be formed on the inner wall. It can be confirmed that this corner bending structure significantly reduces the magnetic field exposed to the outside, and additional reduction effects can be expected by providing additional material spacing.
또한, 자성체(410)는 하부면의 고전도체(420)에 모두 적층되는 것은 아니고, 개방부(401)로부터 안쪽으로 일정 거리만큼만 적층된다.Additionally, the magnetic material 410 is not entirely laminated on the high conductor 420 on the lower surface, but is only laminated at a certain distance inward from the opening 401.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이종 복합 재료간 갭이 있는 형태를 보여주는 사시도이다. 도 5를 참조하면, 전력 케이블(310)이 배치되고, 이 전력 케이블(310)을 덮는 고전도체(520)가 배치된다. 고전도체(520)는 하부면이 개방되고, 모서리 꺽음 구조를 갖는다. 또한, 고전도체(520)의 내측에 고전도체(520)의 내벽면과 일정 간격(즉 갭)으로 자성체(511,512,521,522,530)가 설치된다. 갭은 약 5cm가 되나, 3cm 내지 6cm가 될 수도 있다.Figure 5 is a perspective view showing a gap between heterogeneous composite materials according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a power cable 310 is disposed, and a high conductor 520 covering the power cable 310 is disposed. The high conductor 520 has an open lower surface and has a bent corner structure. Additionally, magnetic materials 511, 512, 521, 522, and 530 are installed inside the high conductor 520 at a certain distance (i.e., gap) from the inner wall surface of the high conductor 520. The gap is approximately 5 cm, but may be between 3 and 6 cm.
자성체(511,512,521,522)는 5개의 플레이트 형상으로 이루어진다. 부연하면, 고전도체(520)의 상부 내벽면으로부터 일정 간격으로 이격되는 제 1 가로 플레이트(530), 제 1 가로 플레이트(530)와 일정 간격으로 이격되는 제 2-1 서브 가로 플레이트(521) 및 제 2-2 서브 가로 플레이트(522), 위쪽 말단이 제 1 가로 플레이트(530)의 말단과 교차되고 아래쪽 말단이 제 2-1 서브 가로 플레이트(521) 및 제 2-2 서브 가로 플레이트(522)의 말단과 교차되는 제 1 및 제 2 세로 플레이트(511,522) 등을 포함하여 구성될 수 있다.The magnetic materials 511, 512, 521, and 522 are composed of five plate shapes. To elaborate, a first horizontal plate 530 spaced apart from the upper inner wall surface of the high conductor 520 at a regular interval, a 2-1 sub horizontal plate 521 spaced apart from the first horizontal plate 530 at a regular interval, and The 2-2 sub horizontal plate 522, the upper end of which intersects the end of the first horizontal plate 530, and the lower ends of the 2-1 sub horizontal plate 521 and the 2-2 sub horizontal plate 522. It may be configured to include first and second vertical plates 511 and 522 that intersect with the ends of .
제 2-1 서브 가로 플레이트(521) 및 제 2-2 서브 가로 플레이트(522)는 하부면의 고전도체(520)에 모두 커버되는 것은 아니고, 개방부(501)로부터 안쪽으로 일정 거리만큼만 커버되게 배치된다.The 2-1 sub horizontal plate 521 and the 2-2 sub horizontal plate 522 are not completely covered by the high conductor 520 on the lower surface, but are only covered a certain distance inward from the opening 501. It is placed.
5개의 플레이트(511,512,521,522,530)는 자성체로만 이루어질 수도 있고, 비철금속 플레이트의 표면에 자성체 페이스트를 도포하여 건조시킴으로써 이루어질 수도 있다. The five plates 511, 512, 521, 522, and 530 may be made of only a magnetic material, or may be made by applying a magnetic paste to the surface of a non-ferrous metal plate and drying it.
도 6은 도 3 내지 도 5에 따른 이종 복합 재료 구조 및 형상에 따른 저감 특성을 보여주는 그래프이다. 도 6을 참조하면, 이중 복합 재료 구조를 갖는 차폐 구조물의 경우(610), 도 3에 도시된 바와 같이 순수 고전도체로만 이루어진 알루미늄 구조의 경우(620), 차폐 구조가 없는 일반적인 경우(630), 거리에 따른 자기장의 변화가 도시된다. 도 6에서 가로축은 거리이고, 세로축은 자기장의 세기이다. Figure 6 is a graph showing reduction characteristics according to the structure and shape of the heterogeneous composite material according to Figures 3 to 5. Referring to FIG. 6, in the case of a shielding structure having a double composite material structure (610), in the case of an aluminum structure made of only a pure high conductor as shown in FIG. 3 (620), in the case of a general case without a shielding structure (630), The change in magnetic field with distance is shown. In Figure 6, the horizontal axis is the distance, and the vertical axis is the strength of the magnetic field.
도 6을 참조하면, 이중 복합 재료 구조를 갖는 차폐 구조물의 경우(610)는 자기장이 0.0 내지 0.25μT사이에 머무르고, 알루미늄 구조의 경우(620)는 자기장이 0.5μT를 넘어서며, 차폐 구조가 없는 일반적인 경우(630)는 3.0μT를 넘어선다.Referring to FIG. 6, in the case of a shielding structure with a double composite material structure (610), the magnetic field remains between 0.0 and 0.25 μT, and in the case of an aluminum structure (620), the magnetic field exceeds 0.5 μT, and in the case of a shielding structure with a double composite material structure (610), the magnetic field remains between 0.0 and 0.25 μT. Case 630 exceeds 3.0 μT.
도 7은 도 3 내지 도 5에 따른 이종 복합 재료간 간격에 따른 저감 특성을 보여주는 그래프이다. 도 7을 참조하면, 이종 복합 재료간 간격(즉 갭)이 없는 경우(710), 이종 복합 재료간 간격이 있는 경우(720), 거리에 따른 자기장의 변화가 도시된다. 부연하면, 이종 복합 재료간 간격이 있는 경우(720)가 이종 복합 재료간 간격(즉 갭)이 없는 경우(710)보다 자기장이 높게 나타난다.Figure 7 is a graph showing reduction characteristics according to the spacing between heterogeneous composite materials according to Figures 3 to 5. Referring to FIG. 7, the change in magnetic field according to distance is shown when there is no gap (i.e., gap) between heterogeneous composite materials (710) and when there is a gap between heterogeneous composite materials (720). To elaborate, the magnetic field appears higher in the case where there is a gap between heterogeneous composite materials (720) than in the case where there is no gap (i.e., gap) between heterogeneous composite materials (710).
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물이 적용된 예시이다. 도 8을 참조하면, 여러 전력 케이블(310)이 설치되는 경우, 메인 차폐 구조물(830)과 서브 차폐 구조물(840)로 구성된다. 메인 차폐 구조물(830) 및/또는 서브 차폐 구조물(840)에는 고전도체(820), 이 고전도체(820)의 내부면에 바로 자성체(810)가 적층되거나 또는 고전도체(820)의 내부면에 일정 갭으로 자성체(810)가 배치될 수 있다.Figure 8 is an example of a magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, when multiple power cables 310 are installed, they are composed of a main shielding structure 830 and a sub-shielding structure 840. The main shielding structure 830 and/or the sub-shielding structure 840 includes a high conductor 820, and a magnetic material 810 is stacked directly on the inner surface of the high conductor 820 or on the inner surface of the high conductor 820. The magnetic material 810 may be disposed at a certain gap.
110: 고전도체
120: 자성체
320,420,520: 고전도체
410: 자성체
511: 제 1 세로 플레이트
512: 제 2 세로 플레이트
521: 제 2-1 서브 가로 플레이트
522: 제 2-2 서브 가로 플레이트
530: 제 1 가로 플레이트110: High conductor
120: magnetic material
320,420,520: High conductor
410: magnetic material
511: first vertical plate
512: second vertical plate
521: 2-1 sub horizontal plate
522: 2-2 sub horizontal plate
530: first horizontal plate
Claims (14)
전력 케이블(310)과 미리 설정되는 제 1 간격으로 이격되게 덮는 고도전체(420)를 포함하며,
상기 고도전체(420)는 하부면이 개방되며, 상기 하부면에 모서리 꺽음 구조를 갖는 것을 특징으로 하며,
상기 고도전체(420)의 내벽면에는 자성체(410)가 적층되고,
상기 자성체(410)와 고전도체(420)가 상기 전력 케이블(310)에 평행하게 배열되는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.
In a magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials,
It includes a power cable 310 and a height overall 420 spaced apart from a preset first interval,
The entire elevation 420 is characterized in that the lower surface is open and has a corner bending structure on the lower surface,
A magnetic material 410 is laminated on the inner wall of the altitude body 420,
A magnetic field shielding structure using a heterogeneous composite material in which the magnetic material 410 and the high conductor 420 are arranged parallel to the power cable 310.
상기 고도전체(420)의 단면은 사각형상인 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.
According to claim 4,
A magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials, characterized in that the cross-section of the elevation body 420 is square.
상기 자성체(410)는 상기 하부면에 개방되어 형성되는 개방부(401)로부터 일정 간격만큼만 적층되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.
According to claim 4,
A magnetic field shielding structure using a heterogeneous composite material, wherein the magnetic material 410 is stacked only at a certain distance from the opening 401 formed on the lower surface.
전력 케이블(310)과 미리 설정되는 제 1 간격으로 이격되게 덮는 고도전체(520); 및
상기 고도전체(520)의 내측에 미리 설정되는 제 2 간격으로 이격되게 설치되는 플레이트 형상의 자성체(511,512,521,522,530);를 포함하며,
상기 고도전체(520)는 하부면이 개방되며,
상기 자성체(511,512,521,522,530)와 고전도체(520)가 상기 전력 케이블(310)에 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.
In a magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials,
The entire elevation 520 covers the power cable 310 and is spaced apart from the first preset interval; and
Includes a plate-shaped magnetic body (511, 512, 521, 522, 530) installed to be spaced apart at a preset second interval inside the altitude body 520,
The entire elevation 520 has an open lower surface,
A magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials, characterized in that the magnetic materials (511, 512, 521, 522, 530) and the high conductor 520 are arranged in parallel to the power cable (310).
상기 자성체(511,512,521,522,530)는,
상기 제 2 간격으로 이격되게 설치되는 제 1 가로 플레이트(530);
상기 제 1 가로 플레이트(530)와 일정 간격으로 이격되는 제 2-1 서브 가로 플레이트(521) 및 제 2-2 서브 가로 플레이트(522); 및
위쪽 말단이 상기 제 1 가로 플레이트(530)의 말단과 교차되고 아래쪽 말단이 상기 제 2-1 서브 가로 플레이트(521) 및 상기 제 2-2 서브 가로 플레이트(522)의 말단과 교차되는 제 1 세로 플레이트(511) 및 제 2 세로 플레이트(512);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.
According to claim 8,
The magnetic materials (511, 512, 521, 522, 530) are,
a first horizontal plate 530 installed to be spaced apart from the second interval;
a 2-1 sub horizontal plate 521 and a 2-2 sub horizontal plate 522 spaced apart from the first horizontal plate 530 at a predetermined interval; and
The upper end intersects the end of the first horizontal plate 530 and the lower end intersects the ends of the 2-1 sub horizontal plate 521 and the 2-2 sub horizontal plate 522. A magnetic field shielding structure using a heterogeneous composite material, comprising a plate 511 and a second vertical plate 512.
상기 제 2-1 서브 가로 플레이트(521) 및 상기 제 2-2 서브 가로 플레이트(522)는 개방부(501)로부터 안쪽으로 일정 거리만큼만 커버되게 배치되는 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.
According to clause 9,
Magnetic field shielding using heterogeneous composite materials, characterized in that the 2-1 sub horizontal plate 521 and the 2-2 sub horizontal plate 522 are arranged to cover only a certain distance inward from the opening 501. structure.
상기 제 2 간격은 3cm 내지 6cm인 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.
According to clause 9,
A magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials, wherein the second gap is 3 cm to 6 cm.
상기 고도전체(420)의 재질은 구리 또는 알루미늄의 고전도체 재료인 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.
The method of any one of claims 4, 5, and 7,
A magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials, characterized in that the material of the high-altitude body 420 is a high conductor material of copper or aluminum.
상기 자성체(511,512,521,522,530)는 페라이트 또는 고투자율의 재료인 것을 특징으로 하는 이종 복합 재료를 적용한 자기장 차폐 구조물.The method of any one of claims 9, 10, and 12,
A magnetic field shielding structure using heterogeneous composite materials, wherein the magnetic materials (511, 512, 521, 522, 530) are ferrite or a material with high magnetic permeability.
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