일반기술

Thyristor 소자 열화 진단 기술

Thyristor는 실리콘 제어정류기(silicon controlled rectifier:SCR)라고도 한다. 양극(anode)·음극(cathode)·게이트(gate)의 3단자로 구성되어 있으며, 게이트에 신호가 인가되면 양극과 음극 사이에 전류가 흐르고, 게이트 신호가 없으면 양극과 음극 사이에 전류는 흐르지 않고 높은 전압이 유지된다. p-n-p-n 4층 구조를 가지며, 1950년대 말에 개발되어 오늘날 6,000 V 이상의 전압을 견딜 수 있고, 3,000 A 이상의 전류를 제어할 수 있다. 응용 범위는 산업 현장에 널리 사용되고 있는 DC 전동기, DC 전기로, 도금 장치 등에 사용, 생산 설비에서 아주 중요한 역할을 담당한다. 고전압직류(HVDC) 송전과 같은 고전력에서 전동기 제어, 초음파 등 고주파 응용에 이르기까지 다양하다. LASCR(Light Activated Thyristor), RCT(Reverse Conducting Thyristor), CATT(Gate Assisted Turn-off Thyristor), GTO(Gate Turn-off Thyristor), ASCR(Asymmetric Thyristor), MCT(MOS Controlled Thyristor) 등 여러 형태가 있다. 특히 MCT는 1993년경 미국 해리스 반도체에서 처음 생산하였으며, MOS 게이트로 제어되는 가장 이상적인 전력반도체 소자라고 평가되고 있다.본 기술은 thyristor 소자의 진단 방법 정립을 통하여 소자의 열화 상태를 파악하고 진단할 수 있는 장치이다. 본 진단 장치는 소자의 off-state I-V curve를 획득하고, 이를 통하여 소자의 열화 상태를 파악하는 방식의 장치인데, 고전압용 소자 진단을 목적으로 3000Vpeak의 전압원과 제어 장치 및 표시 장치를 갖추고 있다. 개발 장치는 stack을 해체하지 않고 여러개의 소자 진단이 가능한 thyristor stack 진단 장치와 개별 소자 정밀 진단이 가능한 열화진단 장치가 있다.설비 고장 중 thyristor 소자의 소손이 원인인 경우가 종종 발생한다. 이 경우 설비 중단으로 이어져 막대한 물적 피해를 가져오는 경우가 있다. 이와 관련된 기술은 국내·외적으로 정립되어 있지 않은 상태이고, 진단 장치도 초보적인 상태이다. 이에 소자의 소손전에 열화 징후를 검색할 수 있는 기술이 필요하다. thyristor 소자는 압연기, 전기로, 전기 도금 라인 등의 철강설비를 비롯한 각종 산업 현장에 다방면으로 사용되고 있으며, 이들 모든 thyristor 소자의 열화 진단 및 점검에 사용된다.아울러, 산업현장의 전기 설비에 사용되는 전력 소자로는 thyristor외에 power BJT, power MOSFET, IGBT, GTO 등이 있는데, 향후 이와 같은 유사 전력소자의 열화 진단 기술 개발이 연결될 계획이다.