한국전자통신연구원(ETRI)이 새로운 개념인 비코일 방식의 전류 센서 모듈을 세계 최초로 개발해 전자파를 측정 했다.
전류 센서 모듈은 전자식 과전류 차단기에서 전력도선에 흐르는 전류를 측정하는 장치다.
주로 열이나 자기장을 이용하는 기존 방식들은 특정 범위에 있는 전류를 측정하지 못하거나 심한 오차, 느린 측정 속도 등의 한계를 지니고 있다.
특히 전력소비가 많은 대규모 공장에서 합선이 생길 경우 문제가 많았다.
센서가 빨리 감지해 전력을 차단해야 하나 늦은 감지로 인해 전류가 그대로 전달되면서 장비가 고장 나거나 화재로 이어지기도 한다.
연구팀은 새로운 방식인 ‘전자파’를 이용했다.
회로에 전선과 센서선을 나란히 배치해 이로부터 유도되는 전력 주위에 발생하는 전자파를 측정했다.
센서 선의 아이디어는 열을 이용하는 금속-절연체 전이(MIT) 소자로 전력을 차단하는 방법을 연구하는 과정에서 도출되었다.
개발된 센서 모듈은 크고 작은 범위의 전류 측정이 가능해졌다.
최대 800암페어(A)의 높은 전류를 흘렸을 때도 유도 전류를 측정할 수 있음을 실험으로 확인했다.
전자파로 측정하는 비접촉 방식인 만큼 전력 손실도 적고 크기도 수 밀리미터(㎜)로 매우 작게 만들 수 있다.
관련 제작비용도 적어 대량 생산의 장점도 지니고 있다.
열이 아닌 전자파를 활용하기에 측정 속도도 5배 빠르다.
기존 합선 시 강한 자기장을 이용하는 경우 최대 20ms로 측정된다.
반면 개발된 센서로 완전 전자식 차단기를 만들면 최소 4ms 이내로 측정할 수 있어 안전한 전력 차단이 가능하다.
연구팀은 이번 성과를 토대로 ▲센서 주위 잡음제거 ▲전류값 전송 사물인터넷(IoT) 통신 ▲전력 차단 등을 프로그램으로 처리하도록 지능화한 모듈 ▲모터 제어용 과전류 차단 릴레이도 제작했다.
사용자가 원하는 기능을 담아 자유롭게 시스템 개발도 가능하다.
연구팀은 본 성과가 꿈의 차단기인 완전 전자식 전력 차단기를 만들 수 있게 되었다고 설명했다.
개발된 모듈은 교류 전류를 이용하는 모든 곳에 쓸 수 있다.
가정은 물론 공장, 기지국, 전기차 등에서 전류 모니터링 시스템, 전력 차단기, 직류-교류 전력 변환기 과전류 보호 등 효과적인 활용이 가능할 것으로 전망되고 있다.
한편 산업용 글로벌 전류 센서 모듈 및 응용 시스템 시장은 연평균 5.65% 성장하고 있으며 2025년에는 전 세계 시장 규모 43조원으로 예상되고 있다.
[ⓒ 에너지단열경제. 무단전재-재배포 금지]
