ZnO 바리스타의 전압 - 전류 특성

초록

반도체 저항소자로 일컬어지는 ZnO Varistor의 주 기능은 과도 서어지 전압을 감지하여 제한하는 역할을 반복적으로 이행하는 것으로써 산화아연 입자의 크기, 첨가제의 종류, 소자의 형상 등 여러 변수들에 대하여 소자의 특성은 달라지며, 종래의 SiC소자를 사용한 경우에 비하여 전압 전류 곡선상 비직선성(non lenear)이 우수하기 때문에 직렬간극(series gap)이 불필요하다. ZnO계 피뢰기 소자의 제조에는 주원료인 산화아연에 첨가물을 충분히 혼합하여 입자화 시킨후 압축 성형한 시편을 1100 - 1300℃의 고온에서 소결하여 제작한다. 또한, ZnO 바리스타는 전압-전류 특성이 매우 우수한 비오옴성과 큰 에너지의 흡수능력 때문에 각종 전기, 전자 장치에 돌발적으로 유입되는 과도 이상 전압과 뇌 서어지로 부터 회로를 보호하기 위하여 사용되는 전압 안정화 회로용 소자나 전력 계통에 유입하는 낙뢰 현상이나 각종 개폐 서어지로부터의 전기 시설물을 안전하게 보호하기 위한 송. 변. 배전의 피뢰기(Surge Arrester)용 소자 산업에 이르기까지 전력산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다. ZnO바리스타를 이용한 Gapless 피뢰기는 방전지연 없이 무속류(non follow current)로서 전압-전류특성이 우수하여 반복되는 서어지에도 견딜수 있으며 충격전류에 대한 응답속도가 빠르고 직렬갭 피뢰기 보다 탁월한 보호기능을 갖는다[1],[2]. 본 논문에서는 피뢰기의 특성소자로서 ZnO 바리스타를 실험하였다. ZnO바리스타의 전압-전류특성 시험은 ZnO바리스타의 전압-전류 특성이 얼마나 변화 되었는가를 확인하는데 있으며 측정방법으로는 피뢰기 누설전류 검출기(Arrester Leakage Current Detector)장비를 사용하였다. 측정에 사용된 ZnO바리스타는 MOV(Metal Oxide Varistor) 불록(Block)으로서 1개 또는 2개의 그 정격전압값을 갖는 것으로서 측정을 용이하게 하기 위해서 실제 피뢰기의 구조와 동일하게 분할단위로 상부와 하부의 전극과 그 사이에 접시스프링(corned disk)등과 함께 ZnO 바리스타 불록을 삽입하여 실험을 하였으며 ZnO바리스타의 블록상태에서의 전압-전류측정과 동작개시전압 측정하였고, ZnO 바리스타 소자를 FRP로 와인딩한 상태에서의 전압-전류 측정과 동작개시전압을 측정하여 비교 검토하여 보았다.