전해 커패시터 부풀어 오름 현상 기반 고장 예지

Abstract

커패시터는 전위 에너지를 금속막에 저장하며, 교류는 통과시키되 직류를 차단하는 데 사용된다. 전체 전자 회로의 정상 기능을 보장하기 위해서는 커패시터의 성능저하를 감시하는 것이 매우 중요하다. 전기적 특성을 측정하여 커패시터 저하를 감시할 수는 있지만, 기존 회로에서 커패시터의 분리(해체)또는 추가 센서 설치가 필요하다. 따라서 본 연구의 목적은 커패시터를 회로에서 분리할 필요가 없는, 고장모드인 스웰링(Swelling)현상을 기반으로 한 전해 커패시터의 고장 진단 및 예측 방법론을 제안한다. 컴퓨터 비전 기반 기법을 이용하여 전해 커패시터의 열화 된 정도(부풀어 오른 길이)를 측정할 수 있다. 선행 연구에서 실험한 것을 포함하여 총 5종류의 커패시터를 실험함으로써 메인보드 커패시터, 대용량 커패시터에 대해 이 방법이 유효한지 검증하였다. 각 30개의 커패시터에 역전류를 가해 열화를 유도하여 실험을 진행하였다. 스웰링 현상을 기반으로 한 고장 지표는 전에 연구된 바가 없음으로, 전해 커패시터의 고장 지표로 주로 쓰이는 용량의 변화와 스웰링된 정도의 관계를 이용하였다. 커패시터의 용량과 스웰링된 정도를 회귀분석 함으로써 전해 커패시터의 성능 저하를 예측하는 모델을 세울 수 있다. 이를 통해 커패시터의 부풀어 오른 길이와 커패시터의 열화 특성과 강한 관계가 있음을 알 수 있었다. 따라서 커패시터의 스웰링된 정도는 성능 저하를 나타내는 파라미터가 될 수 있으며, 모니터링 하여 커패시터의 성능저하를 판단 할 수 있다. 이 방법을 통해 전해 커패시터의 고장 판단 및 예지가 가능하며 이는 리플 전류나 용량과 같은 전기적 특성치를 직접 측정하는 방법보다 기존에 설치돼있는 장비들에 적용하기 편리할 것으로 예상된다.