정밀제어계통에서의 외부 고장전류로 인한 노이즈 안전대책 (Safety Requirements against EMI due to External Fault Current on the Delicate Control System)

서지정보

· 발행기관 : 한국리스크관리학회
· 수록지 정보 : 리스크관리연구 / 22권 / 2호 / 41 ~ 75페이지
· 저자명 : 황명환, 손영도, 김규정

초록

제어시스템은 현대 산업사회에서 매우 중요한 도구로서, 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이는 단순한 장치에서부터 수많은 입출력 자료에 의해 컴퓨터로 제어되는 복잡한 시스템까지 폭 넓게 활용되고 있다. 더구나 프로그램 제어시스템의 개발은 일반기계에서 산업용 로봇에 의한 생산체계로 변환시켰으며, 이는 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 전자제어장치의 응용으로 가능하게 되었다. 최근에는 사람의 감시가 필요 없는 컴퓨터 제어전원의 공급으로 인해, 많은 산업분야에서 로봇의 사용이 더욱 빠르게 증가하고 있는 실정이다.
자동화의 증가는 과거에 매우 위험하였던 작업환경을 안전한 작업환경으로 변환시켰으며, 이는 작업의 잠재위험을 사전에 파악하여 이에 대한 충분한 안전대책이 강구되었기 때문에 가능하였다. 그러나 제어시스템의 오류는 곧 바로 사고로 연결되었고, 특히 폭발 위험지역에서의 제어시스템 사고는 매우 위험한 상황을 야기하였다. 폭발위험장소에서 사용되는 장비는 적절한 안전조치가 강구되어야 하며, 열적·전기적 에너지로 인한 점화가 되지 않도록 조치되어야 할 것이다.
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본 연구에서는 외부 전력계통으로부터의 단락전류 유입과 저전압에 의한 전자기적 영향에 대해 정밀제어계통에서의 안전 요구사항을 어떻게 고려하여야 하는지를 검토하였다.
본 연구결과 외부 고장전류로 인한 노이즈가 제어시스템의 신뢰도에 큰 영향을 미치며, 위험지역 내에 설치되는 제너베리어의 적정 설치대수는 지락전류에 의한 화재‧폭발의 발생확률을 고려하여 선정하여야 함을 알 수 있었다. 또한, 전자부품에서의 온도상승은 제어시스템의 주요 사고원인으로 작용하기 때문에 지락전류의 고조파 영향으로 인한 사고 발생확률을 계산하는 경우 온도상승의 한계치가 명시되어야 할 것이다. 이외에도, 프로그램 가능형 전자제어시스템이 설치된 경우 전압강하로 인한 프로그래밍 전자장치에서의 자료손상은 화재‧폭발에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

영어초록

Control systems are an important and pervasive part of modern industry. They range from simple devices to complex computer-controlled systems with many inputs and outputs. Especially, the developments of programmable electronic control system have made - 74 -possible the production of industrial robots which are capable of extremely flexible performances.
Increased automation has the potential to lead to safer working environments in many traditionally dangerous industries. However, failures in control systems have been implicated in accidents and dangerous occurrences, particularly in the hazardous area.
This research has been studied the impact of EMI on the delicate control system by the transient disturbance from the electric distribution network. The result of this research has been revealed that the control system under EMI environments should be re-evaluated in the case of assessing the reliability of a control system. Furthermore, the appropriate number of zener safety barrier should be determined by considering the probability of fire/explosion and the effect of fault current through the return path, if a number of safety barriers are installed in a limited area.
Because the temperature rise of electronic components has been principal factor to cause the accident in the electronic control system, the limit of temperature rise should be specified by calculating the probability of accident and the effect of harmonics or high frequency current through the earthing return path.
It has been also found that data loss of programmable electronics by the voltage interruption affects little on the probability of fire/explosion when the electronic control system installed.

참고자료

· 없음