Genesis HighSpeed Equipment for Electrical Testing at the Damstra Lab

헹겔로에 소재한 “Prof. Ir. Damstra Laboratory” 즉 댐스트라 랩은 각종 전장부품 및 시스템을 대상으로 각종 시험을 실시하는 연구소입니다. 이 연구소는 매우 다양한 전기 시험을 실시하고 있고, 네덜란드에서 단락 시험용 발전기를 갖추고 있는 극소수의 연구소 중 하나입니다. 댐스트라 랩은 이튼 그룹에서 독립적으로 운영되고 있는 기관으로, 이튼 소속 회사들 뿐만 아니라 다른 제조업체에도 시험 서비스를 제공합니다. 저전압, 중전압, 고전압 적용분야에 속하는 다른 연구소들과 마찬가지로 댐스트라 랩도 과도적인 데이터 기록 및 수집용으로 제네시스 하이스피드 장비를 이용하고 있습니다.

댐스트라 랩은 전장부품 및 장비를 대상으로 다양한 시험을 실시합니다. 시험 결과를 바탕으로 하여 제조업체의 제품 개발 과정에 쓰이는 각종 디자인 및 사양의 유효성을 평가하고, 관련 표준을 준수하여 인증서를 획득하며, 생산 공정에서 만들어지는 각종 부품을 점검합니다. 이러한 과정을 통해 해당 부품이 원래의 제품 사양 요구사항을 만족하고 생산 공정의 유효성을 확인합니다. 또한 시스템 고장 원인을 확인하기 위해 부적합성 평가를 실시하기도 합니다. 연구소 직원들은 고객들이 디자인 검증 및 제품 인증 단계에서 시험 계획서를 작성할 수 있도록 자문을 제공합니다.

“랩 매니저인 Menno Visser에 따르면, “댐스트라 랩은 전기 스위칭 및 배전 시스템, 전기 스위칭 구성요소 시험을 전문으로 하는 연구소입니다. 우리 연구소의 핵심 역량은 제품 표준을 바탕으로 하여 신뢰성 있는 시험을 실시하는 데 있습니다. 철도 차량용 퓨즈 및 고전압 팬터그래프, 케이블 슈, 버스바 시스템 등 다양한 장비를 시험합니다. 우리는 단락 시험, 전압 임펄스 시험, 전압 저항 시험, (부분적) 방전 측정, 온도 상승 시험, 기계적 내성 시험 등을 실시하고 있습니다. 판넬 시공업체, 케이블 및 보조장치 제조업체, 유틸리티, 에너지 및 전기자동차 및 철도 운송 등 운송 산업에 종사하는 업체 등이 우리 연구소의 고객입니다.”

본 연구소는 IEC/ISO 17025를 준수하고, DEKRA 인증을 획득하기 위해 CB 테스트 랩으로서 매년 IECEE의 감사를 받습니다. 또한 댐스트라 랩은 Intertek에 의해 연구소의 ASTA 인증 성능을 인정받기도 했습니다.

댐스트라 랩의 역사는 1920년 Hazemeyer & Co가 본 연구소를 설립하면서 시작되었습니다. 초기에는 Hazemeyer에서 개발 및 생산한 제품들을, 나중에는 Holec의 제품들을 주로 테스트하였습니다. 또한 댐스트라 랩은 네덜란드에서 처음으로 고전압 시험용 시설을 설치한 극소수의 연구소 중 하나였습니다.

2001년 현재의 헹겔로 유로팔란(Europalaan)으로 연구소를 이전하였고, 새 연구소 설계를 담당했던 댐스트라 교수의 이름을 따서 새로 명명되었습니다. 2003년 Holec의 뒤를 이어 Eaton이 연구소를 맡게 되었습니다. 이로써 연구소는 Eaton의 유럽 전장 부서에 소속되었지만 여전히 독립적인 연구 기관으로 운영되고 있습니다. 따라서 제3자 기관을 대상으로 시험을 실시할 수 있습니다. 지난 수년 간 본 연구소가 제3자 기관을 대상으로 실시한 시험 업무량이 현저히 증가하여 현재는 전체 업무 중 대부분을 차지하고 있습니다.

Visser씨는 “댐스트라 랩은 직원 수가 12명으로 전장부품 및 시스템 분야에서 가장 큰 규모의 연구소는 아닙니다. 그렇지만 상대적으로 소규모의 조직을 갖추고 있기 때문에 빠르고 유연하게 연구를 진행할 수 있습니다. 전 세계적으로 경쟁이 치열하지만, 신속한 응대와 효과적인 시험설비 설치, 숙련된 엔지니어들을 갖추고 있기 때문에 고객 지원에 최적화되어 있습니다. 우리 연구소는 완전한 시험 사이클을 수행할 수 있는 팀을 갖추고 있습니다. 저희는 시험을 개발, 설정 및 실시하고, 데이터의 유효성을 검증하고, 시험성적서에 모든 결과를 기록합니다. 또한 장비 유지보수도 연구소에서 직접 수행합니다.”

댐스트라 랩은 필요한 각종 장비를 갖추고 있습니다. 책임연구원이자 단락시험 담당 코디네이터인 Peter van Gestel씨는 연구소 투어 중에 다음과 같이 설명했습니다. “우리 연구소는 다양한 종류의 단락 시험을 실시할 수 있는 네 대의 테스트룸을 갖추고 있습니다. 그중 두 곳은 1956년에 개발되었다가 2015년에 완전히 개조된 단락 발전기에 연결되어 있습니다. 이 발전기의 회전자는 무게가 28톤이고 500 MVA의 전력을 공급합니다. 변압기를 이용하여 6.3 kV의 출력 전압을 각각 다른 전압값으로 변환할 수 있고, 이때 매초 120 kA의 최대 단락 전류가 생성됩니다. 본 연구소에서 개발한 스위치온 시스템을 HBM의 타이머와 병용하면 최대 1450볼트의 저전압 범위, 최대 24 kV의 중전압 범위 내에서 단락 시험을 실시할 수 있습니다. 또한 저전압 및 중전압 시스템과 구성요소들을 대상으로 최대 400kV의 전압 범위 내에서 메인 주파수 시험, 방전 시험, 충격 시험을 실시할 수 있는 포괄적인 절연시험 시설을 갖추고 있습니다.”

섭씨 영하 40도에서 영상 180도의 범위 내에서 온도 시험을 실시하기 위해 소형 부품용 기후 챔버 4대와, 섭씨 영하 25도에서 영상 60도의 범위 내에서 온도 시험을 실시할 수 있도록 대형 장비 및 설치 시설용 온도 챔버 1대를 연구소 내에 구비하고 있습니다. 또한 본 연구소에서는 스위치를 이용하여 기계 내성 시험을 실시하고 있습니다. 가령 고속 카메라를 이용해 측정결과를 기록할 수 있습니다.

본 연구소는 1980년대부터 HBM에서 2009년 이후 생산한 제네시스 하이스피드 하드웨어의 전신 장비를 비롯 각종 시험 및 데이터 수집 장비를 이용해 왔습니다. 댐스트라 랩은 Genesis 7t, Genesis 5i, 및 Genesis 2i 데이터수집 시스템을 포함하여 해당 제품군에 속한 다양한 시스템을 이용해 각종 시험을 실시하고 있습니다. 제네시스 장비는 한 대의 하우징에 과도 기록장치, 데이터 기록장치, 데이터 수집시스템을 각각 한 대씩 포함하여 구성되어 있습니다. 또한 본 연구소는 전기 시험용으로 HBM에서 특수 개발된 장비를 이용하고 있습니다. 가령 본 연구소는 단독형 임시 기록장치인 ISOBE5600를 갖추고 있어 최대 100MS/s의 속도로 측정이 가능합니다. 이 리코더는 디지털 데이터를 제공하고, 낙뢰 시험, 스위칭 시험, 펄스 시험 등 고전압 시험에 최적화되어 있습니다. 광섬유 케이블을 이용하여 전자파 장해로부터 보호처리되어 있습니다. HBM 퍼셉션 소프트웨어는 효과적인 측정 데이터 처리를 보장합니다.

Van Gestel씨에 의하면, “HBM의 과도 기록 시스템이 제공하는 여러 가지 이점들은 버스트 전압 측정 시에 특히 잘 드러납니다. 낙뢰 펄스 시험은 아주 순식간에 진행되기 때문에 매우 높은 속도로 측정을 해야 합니다. 광섬유를 통해 측정 데이터를 PC로 전송하기 때문에 간섭이 제거되고 측정값의 정확도가 향상됩니다. 높은 전압 전송이 불가능하기 때문에 안전성이 상당히 향상됩니다.”

댐스트라 랩은 HBM에서 생산하는 BE3200 테스트 시퀀서도 이용하고 있습니다. 이 고속 제어기를 이용하면 시험 시 장비를 매우 정확하게 제어할 수 있습니다. 이 장치는 저전압, 중전압, 고전압 범위 내에서 스위치기어 시험을 실시하는 경우 시험 시퀀스 타이밍 및 관리용으로 특수 개발된 제품입니다. 단락 발전기 축에 센서가 설치되어 있어 시퀀서와 발전기의 타이밍을 동기화합니다. 32개의 광학 절연된 출력장치들은 미리 프로그램 설정된 시퀀스에 따라 스위치로 켜거나 끌 수 있습니다. 이 소프트웨어는 밀리초 단위로 결과값을 출력합니다. 제어 시퀀서용 프로그램은 보통의 PC에서 실행할 수 있습니다.

Van Gestel씨에 따르면, “우리는 제네시스 하이스피드 장비가 아닌 다른 장비를 써야 할 필요성을 전혀 느끼지 않았습니다.”

“우리 연구소는 지금 사용하는 장비와 소프트웨어에 매우 만족하고 있습니다. 이 장비와 소프트웨어는 업계 내에서도 매우 믿을 수 있고 검증을 확실히 거친 제품으로 잘 알려져 있습니다. 측정 장비와 소프트웨어에 있어서 본 연구소의 외부 감사는 매우 유연한 방식으로 실시됩니다. HBM에서 장비와 소프트웨어만 공급하는 것이 아니라 교육, 유지보수 서비스까지 제공하고 있습니다. 특히 본 연구소는 어떤 장비를 이용하느냐에 따라 소프트웨어를 항상 최신 버전으로 업데이트하고 있기 때문에, 자동 소프트웨어 업데이트가 서비스 계약에 포함되어 있다는 점이 무척 만족스럽습니다. 또한 HBM 컨설턴트들이 언제나 최적의 솔루션을 제공하는 데 적극 참여하고 있습니다. 본 연구소에서 원하는 측정 장비의 일정한 사양을 정해 놓으면, HBM 측에서는 최종 솔루션에 대한 유익한 자문을 항상 제공해 줍니다. 또한 본 연구소가 특정 기능을 필요로 하면 HBM에서는 소프트웨어 프로그래밍을 적극 지원해 줍니다. 제네시스 개발 부서가 네덜란드 Waalwijk에 위치하고 있어 처리 속도가 매우 빠르다는 점도 본 연구소에게는 상당히 큰 이점입니다. 또한 HBM에서는 새로운 제품 개발에 착수하면 개발 부서를 통해 본 연구소에 정기적으로 관련 소식을 전달해 주기 때문에 매우 생산적인 업무 관계를 이어나가고 있습니다.”