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고체 접촉면의 비선형 역학특성과 고조파 발생거동

전문가 제언: ○ 최근 기계부품들에서는 고속, 고정밀, 경량화 설계 등으로 인하여 많은 공학 문제들이 선형이론으로는 설명할 수 없는 비선형 형상을 갖게 된다. 비선형 응답은 가진력(Exciting force, 加進力)의 크기에 비례하지 않으며, 응답 주파수도 가진 주파수와 일치하지 않는다. 또한 규칙적인 가진력 임에도 불구하고 불규칙적인 응답인 혼돈진동이 발생하는 경우도 있다.

○ 과거에는 변압기, 아크로 등에 의한 고조파 발생이 대부분이었으나, 최근에는 Gate에 신호를 한 번 주면 극성을 반대로 또는 전원을 끊기 전까지는 그 상태를 계속 유지하는 Thyristor(SCR, TRIAC) 등을 이용한 전력변환기기의 확산으로 인하여 계통으로 유입되는 고조파량이 훨씬 더 증대될 것으로 기대된다.

○ 고조파 장해는 산업사회의 기술발전에 따라 심각한 문제가 되고 있어, 미국이나 구미선진국에서는 고조파 장해에 대한 안전기준을 마련하고 있으며, 일본에서는 1990년 6월부터 연구기관, 산업체, 학교 등 관계기관이 모여 전력계통에서의 고조파 문제를 해결하려는 연구가 진행되고 있으나, 우리나라에서는 최근 들어 이 분야의 연구를 추진하기 시작, 사회적 인식부족으로 아직 연구결과는 미미한 실정이다.

○ 최근 이력현상(Hysteresis)을 정확하게 수학적으로 표현하는 수식을 이용해 수치해석이 가능한 프로그램이 미국 NASA 소속 Jet Propulsion 연구소에서 개발되었다. 수치해석을 통해 얻는 정보는 변위움직임을 이력현상을 포함해 예상하는 데 사용되며, 수치해석을 통해 얻어진 정보는 실시간으로 시스템에 입력되고 전체적인 시스템의 균형을 압전센서(Piezoelectric sensor)가 작동해 변위가 실제로 이동되기 전에 준비할 수 있다는 장점이 있다.

저자: Shiro BIWA
자료유형: 학술정보