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The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers

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The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers

KIEE Vol. 75, No. 9, p.2179-2191

ISSN (print) :

1975-8359

ISSN (online) :

2287-4364

Received : 29 Jun. 2026Revised : 12 Jul. 2026Accepted : 11 Aug. 2026

DOI :

10.5370/KIEE.2026.75.9.2179

에폭시 수지 내 트리 침 선단 곡률반경 변화에 따른 음향방출신호 특징추출에 관한 연구

A Study on Acoustic Emission Signal Feature Extraction with Varying Radii of Curvature of Tree Needle Tips in Epoxy Resin

박재준 (Jae-Jun Park) ^†iD

^† Corresponding Author : Dept. of Electrical Electronic Engineering, Joongbu University, Republic of Korea. E-mail : jjpark@joongbu.ac.kr

License :

This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

In this study, epoxy resin samples with four types of tree needle electrode curvature radii (1, 5, 40, and 100 μm) were fabricated. To investigate the electrical degradation process, tree image signals were captured using a microscope under an applied voltage of 18kV at 60Hz from tree initiation through progression to final breakdown. Concurrently, partial discharge (PD) occurrences and the corresponding acoustic emission (AE) pulse waveforms were measured using AEwin software. A larger radius of curvature (r) indicates a blunter tree needle tip, which theoretically decreases the maximum electric field intensity at the tip. Experimental results using the fabricated samples confirmed that as the radius of curvature increased (1→ 5→40→100μm), the time to tree breakdown significantly increased. Furthermore, a larger radius of curvature prolonged the initial tree inception time, whereas a smaller, sharper radius shortened it. The AE signal data, generated by the propagation of AE pulses from the PD source, was analyzed. By utilizing the AE waveform amplitude and pulse counts, distinctive signal features were extracted for each degradation stage: tree initiation, progression, pre-breakdown, and breakdown. These features effectively enable the characterization and analysis of the insulation degradation state and its underlying mechanisms.

Key Words

Tree Needle Curvature Radius, Acoustic Emission (AE), Tree-Partial Discharge, Epoxy Resin, AE Waveform Feature Extraction

I. Introduction

전기 트리(electrical tree)는 고전압 고분자 절연체 내에서 전기적 파괴가 발생하기 전에 형성되는 속이 빈 기공 구조물의 형상을 갖고 있다. 기존 연구에서는 일반적으로 2차원(2D) 투명 이미지를 계측하여 트리의 진전 메커니즘을 설명하였으나 ^[1], 최근에는 X선 컴퓨터 단층촬영 (XCT: X-ray computed tomography)과같은 3차원(3D) 영상 기법을 도입하고 있다. 이를 통해 전기 트리 구조를 정량적으로 특성화하고, 국부 파라미터(local parameter) 및 전역 파라미터(global parameter)를 이용하여 트리 진전 메커니즘을 규명하는 연구가 활발히 진행되고 있다 ^[2-^5].

부분방전(PD)은 전기 트리의 개시, 진전, 그리고 최종 파괴와 밀접한 관련이 있으며, 트리 진전의 주요 에너지원으로 알려져 있다 ^[6-^7]. Dodd 등은 재료의 손상 누적 속도가 부분방전에 의한 정전기적 에너지 소산에 비례한다고 보고하였다 ^[6]. Schurch 등은 트리 구조의 고해상도 3D 이미징 기술을 사용하여 방출된 에너지와 트리 채널의 침식 부피 사이의 상관관계를 분석하였다 ^[7]. 일반적으로 부분방전은 펄스 크기, 전력 주기당 방전 횟수, 위상 분해 패턴(PRPD), 그리고 인가 전압 레벨에 대한 의존성 등으로 특징지어진다 ^[8-^10]. Champion과 Dodd는 (침식 피해)/(구역 반경)의 비율을 구역 반경에 대해 나타냄으로써 트리 진전 과정을 트리 개시, 트리 진전, 트리 파괴의 3단계로 제시하였다 ^[8]. 또한, 부분방전은 트리 성장 단계별로 뚜렷한 특징을 보이며, 이러한 부분방전 특성의 변화는 트리 진전 단계와 일치하는 것으로 보고되었다 ^[9].

이러한 PD 분석은 이미 상업용 전력 자산 관리에서 절연 열화 상태를 모니터링하는 데 널리 사용되고 있으며 ^[11-^13], 실험실 환경에서는 마이크로(micro) 및 나노(nano) 충전재 기반의 투명·불투명 샘플 내 트리 현상을 연구하는 데 활용되고 있다 ^[14-^15]. 아울러, 이는 불투명한 재료 내의 트리 현상을 비시각적 방법(non-visual method)으로 평가할 수 있는 유용한 수단을 제공한다 ^[16]. 일반적으로 PD 분석은 절대적인 절연 상태의 진단보다는 열화 속도(즉, 절연파괴 시간)를 모니터링하는 데 주로 사용된다. Suzuoki 등 ^[17, ^18]은 폴리에틸렌(PE) 내에 인공 결함(긴 단일 채널)을 모사하여 트리 진전에 따른 PD 특성 변화를 규명하였으며, 인공 결함의 크기가 위상 분해 부분방전(PRPD) 패턴을 결정하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀내었다.

기존 연구에 따르면, PD 신호는 일반적으로 트리 침 선단 및 인공 결함의 끝단에서 가지가 개시되고 진전될 때 감지된다. 결과적으로 이러한 연구들은 다양한 결함과 관련된 PD 패턴을 명확히 보여주기는 하지만, 해당 결과들은 가속 열화가 일어나는 동적 조건(dynamic conditions)이 아닌 준평형 상태(quasi-equilibrium state)에서 얻어졌다는 한계가 있다.

본 논문에서는 전력기기 도체의 선형 요철 및 곡률 변화에 따른 전계 집중 현상을 정량화하기 위해, 트리 침 팁(Tip)의 물리적 형태를 미소 구(Sphere) 형태로 모델링하고 곡률반경(r)을 주요 변수로 도입하였다. 곡률반경이 전기적 트리의 개시 시간, 진전 특성 및 절연 파괴에 미치는 영향을 규명하고자, 4종의 상이한 곡률반경을 가진 트리 침을 사용하여 18kV/60Hz 전압 하에서 실험을 수행하였다. 고전계에 의한 트리 채널 형성 시 발생하는 부분방전(PD) 현상을 계측하기 위해, 이와 동기되어 발생하는 음향방출(AE) 신호를 측정하였다. 특히 수집된 AE 신호의 단순 연산 처리를 넘어 Amplitude, 상승 시간(Rise Time), Duration, Count To Peak 및 Signal Strength 등의 핵심 파라미터를 다각도로 추출하였다. 전용 분석 프로그램(AE Win)을 통한 이러한 다중 특징 파라미터 간의 상관관계 분석 및 실시간 영상 매칭을 통해, 트리 열화 단계를 초기, 중기, 말기로 명확히 구분하여 전력기기 절연 진단의 정량적 기준을 제시하고자 한다.

II. Experiment

2.1 재료 (Materials)

본 연구에서는 Diglycidyl ether of bisphenol-A(DGEBA, KUKDO_YD_128, 국도화학, 한국) 에폭시 수지와 산무수물계인 Me-THPA (Methyl tetrahydrophthalic Anhydride, 분자식: C₉H₁₀O₃) 경화제를 사용하여 시료를 경화하였다. 사용된 Me-THPA 경화제는 고순도, 경량, 저점도 및 광안정성이 우수하며, 휘발성이 낮고 용해도가 좋은 특성을 지니고 있으나, 경화 시 고온에서 장시간의 열처리가 요구된다. 경화촉진제(Catalyst)로는 제3급 아민인 BDMA(Benzyl DiMethyl Amine)를 사용하였다.

2.2 전기적 트리 샘플 제조공정

에폭시 수지 샘플은 그림 1에 나타낸 바와 같이 내부 기포가 없는 No-Void 시료로 제조하였다. 트리 유도를 위한 침전극은 Ogura Jewelry Co.(Japan) 제품을 사용하였으며, 굵기는 1mm, 길이는 60mm이다. 침전극의 선단 곡률반경(r)은 각각, 1, 5, 40, 100μm의 4가지를 적용하였다. 인공 침전극 선단과 접지 평판전극 사이의 절연 거리(d)는 4.0mm로 일정하게 고정하여 제조하였다.

그림 1 트리 침 곡률 반경에 따른 트리 샘플 제조

Fig. 1 Manufactured tree samples according to tree needle curvature radius

2.3 곡률반경에 따른 최대 전계 강도 해석

침대 평판 전극 구조에서 침 선단부의 최대 전계 강도(E_max)를 구하기 위한 근사식으로 다음과 같은 Mason 식^[19]을 적용하였다. 곡률반경은 해당 곡선에 가장 잘 부합하는 접원의 반지름을 의미한다.

(1)

$E = \dfrac{2V}{r \ln\left(1 + \dfrac{4d}{r}\right)} [\text{kV/mm}]$

여기서 V는 인가전압(kV), r은 침 선단 곡률반경(μm), d는 침 선단에서 평판전극까지의 절연거리(mm)이다. 일반적으로 d>>r인 조건에서는 식 (2)와 같이 근사하여 사용하기도 한다.

(2)

$E_{\max} = \dfrac{2V}{r \ln\left(\dfrac{4d}{r}\right)}$

물리적 의미 관점에서 침 선단의 곡률반경 (r)이 작을수록 (즉, 선단이 뾰족할수록) 전계 집중 현상이 심화되어 최대 전계 강도(E_max)는 급격히 증가한다. 반대로 곡률반경이 클수록(선단이 뭉뚝할수록) 전계 집중이 완화되어 최대 전계 세기는 감소한다. Mason 식을 통해 계산된 곡률반경별 최대 전계 강도의 상세 수치는 표 1과 같다.

표 1 Mason 식에 의해 계산된 곡률반경별 최대 전계 강도

Table 1 Maximum electric field strength by radius of curvature calculated by the Mason equation

Tree Needle Curvature Radius (r ) [μm]	Insulation Distance(d) [mm]	Applied Voltage (V) [kV/Hz]	Electric Field Strength ($E_{\max}$)MV/m
1	4.0	18/60	3718.39
5	4.0	18/60	891.80
40	4.0	18/60	150.15
100	4.0	18/60	70.84

2.4 전기적 트리 및 부분방전 AE 신호 계측

2.4.1 전기트리 실시간 영상 계측

전기 트리 및 부분방전 실험 장치의 전반적인 구성은 선행 연구를 준용하였다. 실험 중 절연유의 온도는 상온(30℃)으로 유지하였으며, 챔버 내 수평으로 설치된 전극에 제조된 4종의 No-Void 샘플 (r = 1, 5, 40, 100μm)을 각각 장착하였다. 침 선단 영역의 트리 개시 및 진전 과정을 가시화하기 위해 광학현미경을 수직으로 배치하여 60배율로 설정하였다. 트리 잠복기부터 최종 절연파괴에 이르기까지 전 과정 동안 IST Measure 소프트웨어를 구동하여 5초 간격(1회/5초)으로 영상 신호를 온라인(On-line)으로 취득 및 저장하였다.

2.4.2 전기 트리 부분방전의 AE 신호 계측

전기적 트리 파괴 시간의 데이터 신뢰성을 확보하기 위해, 동일 조건당 총 10개의 샘플에 대해 실험을 수행하였다. 이 중 유사한 경향성을 나타내는 6개 이상의 실험 결과를 바탕으로 대표 샘플을 선정하여 그 메커니즘을 분석하였다. 실험 전압은 HVAC 변압기(20kV/60Hz/100mA)를 사용하여 목적 전압인 18kV로 세팅하였다. 시작 신호와 함께 1초당 1kV씩 자동 승압되어 절연파괴에 이를 때까지 일정하게 인가되도록 제어하였다. 본 연구에서 설정한 상용 주파수(60Hz)에서의 인가전압 18kV는 에폭시 전기 트리의 열화 메커니즘을 가속화하기 위한 조건이다. 또한 고전압 인가 시 발생하는 코로나 방전을 억제하고 순수한 트리 신호만을 포착하기 위해 실험은 절연유 내부에서 진행되었다.

동시에 부분방전 시 발생하는 탄성파 기반의 기계적 진동 신호를 계측하기 위해, 챔버 금속면 외측에 홀더를 이용하여 음향방출(Acoustic Emission, AE) 센서(PZT)를 밀착 부착하였다. AE 센서는 재료 내부의 급격한 에너지 해방으로 인해 발생한 탄성파를 전기적 신호로 변환하는 역할을 수행한다. 신호 측정 시스템은 전처리 증폭기(Pre-amplifier, 운전 주파수 범위: 200~850kHz)와 고속 데이터 수집 장치(DAQ)로 구성하여 외부 노이즈를 배제하였다. 선행 연구에 따르면, AE 파고치(Amplitude)와 부분방전 전하량(Qmax) 간에는 식 (3)과 같은 선형적인 비례 관계가 확립되어 있다.

(3)

$N_{AE} = 1.82 Q_{\max}$

AE Hit 기반의 특징 추출 파라미터 구조는 그림 2와 같다. 신호가 감지된 시점인 Time of Hit는 AE 신호가 설정된 임계값(AE Threshold)을 초과하는 최초의 순간으로 정의된다. 본 연구에서는 AE 신호를 매초 단위로 계수하였으며, 신호 파형(Waveform)의 데이터 크기는 7kB로 설정하여 처리하였다. 주요 AE Hit 특징 파라미터의 정의는 표 2와 같다.

표 2. AE Hit 특징 파라미터 추출 정의

Table 2. AE Hit feature Extraction

No	AE Signal Feature Extraction	Description
(1)	Amplitude[dB]	AE 신호의 최대 전압 강도로, 방전 에너지의 크기나 재료 손상의 강도를 직관적으로 나타냄.
(2)	Count to Peak	신호 개시 시점부터 피크(Peak) 값에 도달하기까지 임계값을 초과한 횟수.
(3)	Duration	최초로 임계값을 초과한 시점부터 마지막으로 임계값 미만으로 떨어지기까지의 총 지속시간.
(4)	Signal Strength	정류된 신호 포락선의 면적(MARSE)으로, 해당 AE 이벤트가 방출한 총 에너지에 비례함.
(5)	Initiation Frequency	단위 시간당 또는 인가 전압의 사이클(Cycle)당 발생하는 AE Hit의 수.

그림 2 특징추출 블럭도

Fig. 2 AE Hit feature extraction block diagram

Ⅲ. Result and Discussion

3.1 트리 침 곡률반경에 따른 전기적 트리의 진전 속도

그림 3과 표 3에서는 4종류의 트리 침 곡률반경 변화에 따라 초기 트리 시간 및 길이, 그리고 절연파괴 거리 및 파괴 시간을 이용하여 식 (4)에서 나타낸 평균 트리 진전 속도의 계산 결과를 나타내었다. 그림 4에서는 트리 침 곡률반경 변화(1, 5, 40, 100μm)에 따른 전기적 초기 트리 개시, 진전, 그리고 파괴 직전의 트리 형상과 트리 진전 속도를 나타내었다.

표 3 트리 침 곡률반경 변화에 따른 전기적 트리 진전 속도

Table 3 Electrical tree propagation speed according to change in tree needle curvature radius

곡률 반경(r)	나중트리 진전길이 [mm]	초기트리 길이[mm]	파괴 시간	초기트리 개시시간	트리 진전속도 [mm/Hr]
1μm	4.0	0.5	11,915s	5s	0.000293
5μm	4.0	0.3	14,120s	445s	0.9740
40μm	4.0	0.4	260,300s	248,723s	1.11975
100μm	4.0	0.3	423,000s	419,100s	3.4154

(4)

$\text{평균트리진전속도} = \dfrac{\text{나중트리진전길이} - \text{초기트리길이}}{\text{파괴에이르는시간} - \text{초기트리개시시간}}$

그림 3 트리 침 선단 곡률반경에 따른 트리진전 속도

Fig. 3 Tree propagation velocity according to the radius of curvature of the tree tip

▶ 곡률반경 1μm의 경우(초고전계): 전압 인가 직후 침 선단이 검게 흐려지며 고밀도의 Bush형(덤불형) 트리가 아주 일찍 개시되지만, 공간전하 형성 또는 가지의 밀집으로 인해 오히려 최종 파괴까지 걸리는 속도 (V = 0.0002938mm/Hr)는 가장 느린 특성을 보였다.

▶ 곡률반경 5μm의 경우(고전계): 초기 트리는 445초 후 0.3 mm 정도의 가지형(Branch type) 트리로 개시되었으며, 트리가 집중된 채널을 통해 급격히 진전되어 파괴에 이르는 결과를 보였다.

▶ 곡률반경 40μm의 경우(중전계): 중전계로서, 5 μm 곡률반경에 비하여 8배 큰 곡률반경의 트리 침 선단에서 국부적인 열화 및 공극의 형성으로 인하여 초기 트리는 248,723 s (약 69.08 Hr) 후에 개시되었다. 이후 최종 절연파괴에 이르기까지 걸린 순수 진전 시간은 11,577 s (3.215 Hr)였으며, 전압 인가 후 총 260,300 s (72.30 Hr) 만에 최종 파괴되었다.

▶ 곡률반경 100μm의 경우: 저전계로서, 5 μm 곡률반경보다 20배 큰 트리 침 선단의 완만한 전계 분포로 인해 장시간의 잠복기를 거쳤으며, 열적·기계적 스트레스의 축적으로 초기 트리는 419,100 s (116.42 Hr)에 개시되었다. 그러나 트리 개시 이후에는 침 선단의 대구경 효과로 인해 불과 3,900 s (1.083 Hr)의 짧은 진전 시간을 거쳐 총 423,000 s (117.50 Hr) 만에 최종 파괴에 이르렀다.

결론적으로 곡률반경이 증가함에 따라 초기 트리 개시 시간은 전계 집중도 완화로 인해 크게 증가하지만, 일단 트리가 개시된 이후에는 공간전하에 의한 전계 차폐 효과가 미미하고 가지형 채널로 전계가 집중되어 트리 진전 속도가 크게 빨라지는 상반된 결과를 보였다. 트리 침 곡률반경이 작을수록, 즉 뾰족도가 높을수록 최대 전계 강도가 크게 증가하므로, 전압(V = 18kV/60Hz, $V_p = \sqrt{2} \times 18 = 25.452\text{kV}$)이 인가될 때 고전압 스트레스 하에서 고분자 체인에 주기적인 강한 스트레스가 가해져 crack, pit 등이 조기에 발생하고 초기 트리가 즉각 진전된다. 반면 곡률반경이 증가할수록 최대 전계 강도가 약화되어 고분자 재료가 지속적인 스트레스를 견드는 잠복기가 길어지므로 초기 트리 발생이 지연된다. 그러나 초기 트리가 형성되어 절연 열화 유효 거리가 좁혀진 이후에는, 곡률반경이 클수록 전계 집중 제어 능력이 상실되어 파괴되는 시간(진전기)이 극도로 단축되는 결과를 나타낸다.

3.2 5μm Curvature Radius: Tree Shape and PD Properties

3.2.1 트리 개시, 진전 및 파괴 단계의 트리 영상 분석

그림 4에서는 DGEBA에 트리 침(r = 5μm)이 몰드화된 트리 샘플의 전압 인가로부터 트리 침 선단에서 트리 개시, 트리 진전 그리고 파괴에 이르는 전체 트리 열화 과정을 현미경 시스템으로 획득한 영상 데이터를 나타내었다. 초기 트리는 전압 인가 후 445초 후에 개시되었고, 최종 파괴 시간은 14,120s(3.92Hr)로 나타났다. 트리 형상은 가지형 트리로 개시되었으며, 가지형 트리로 진전된 후 최종 파괴되었다. 그림 4에서 나타낸 바와 같이 1μm 곡률반경일 때, 트리 침 선단에 초고전계 $E_{\max} = 3718.39\text{MV/m}$가 인가 되어, 초기 트리는 인가전압 직후 트리 침 선단으로부터 큰 전계로 인한 전자의 주입과 추출 과정에 의해 체인의 절단과 분해 과정이 진행되어 fine tree가 개시된다. 전기적 트리의 진전은 트리 선단으로부터 초고전계가 주어질 때 방사된 전자들의 운동에너지가 bush type 트리로 개시되어 점차 탄화되고, 공동으로 주어진 에너지가 fine tree 중 약점 채널로 집중되어 최종 가지형 트리로 전환된다. 이에 따라 트리 채널이 굵어지고 탄화 정도가 심화되어 축 방향으로 트리가 급속히 진전되어 파괴에 이른다 ^[24, ^25, ^26].

그림 4 트리 침 선단 곡률반경 변화에 따른 전기적 트리 형상과 트리 진전 속도

Fig. 4 Electrical tree shape and tree propagation speed according to changes in the radius of curvature of the tree needle tip

그림 5 Epoxy-Tree Sample: AC Electrical Treeing 개시, 진전 그리고 파괴 전 체 과정의 트리 영상/인가전압:18kV/60Hz, 트리 침 선단 곡률반경 (r)=5 μm

Fig. 5 Epoxy-Tree Sample: Tree images of AC Electrical Treeing initiation, progression, and breakdown. Applied voltage: 18 kV/60 Hz, tree tip radius of curvature: r=5μm

3.2.2 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal 특징추출( r=5 μm)

트리 열화 과정에서 발생하는 AE 신호는 고전계에 의한 고분자 사슬 분해, 기체 방전(PD)의 충격파, 그리고 국부적인 재료의 물리적 균열(Crack) 정보를 담고 있다.

표 4 AE Signal 특징추출

Table 4 AE Signal Feature Extraction

AE Signal Feature Extraction	신호의 특징
Amplitude [dB]-Time	물리적 의미: 방전 에너지의 크기와 방전 채널 내 급격한 탄화 반응의 격렬함을 나타낸다. 심층 분석: 초기 미세 균열이나 미약한 기체 방전 단계에서는 25~30 dB 수준의 낮은 진폭을 유지하지만 , 트리 진전 및 말기에 이르러 채널 벽면이 극심하게 탄화되거나 접지 전극 직전에서 대규모 방전(아크 직전 단계)이 발생하면 90 dB 이상의 폭발적인 고진폭 신호로 변모한다. 즉, 진폭의 급격한 상승은 절연체 내부의 거시적 파괴가 임박했음을 알리는 직관적 지표다.
Duration [μs]-Time	물리적 의미: 하나의 AE 신호(Hit)가 검출 문턱치(Threshold)를 넘은 후 완전히 감쇄할 때까지 걸리는 시간으로, 방전의 연속성과 채널 구조의 복잡성을 반영한다. 심층 분석: 초기 단일 미세 공극 내 방전은 매우 짧은 충격성(Impulsive)을 띠므로 지속시간이 극히 짧다. 반면, 트리가 가지형(Branch type)으로 진전되면서 여러 분기된 채널에서 방전 신호가 동시다발적으로 중첩, 반사, 에코를 일으킬 경우 지속시간이 불규칙하게 길어지는 특성을 보인다.
Count To Peak-Time	물리적 의미: 신호가 시작된 시점부터 최대 진폭(Peak)에 도달할 때까지 문턱치를 넘은 진동 횟수로, 신호의 상승 시간(Rise Time) 및 파형의 가파른 정도와 직결된다. 심층 분석: 재료가 물리적으로 툭 끊어지는 파괴적 균열이나 매우 급격한 전기적 방전은 충격파가 순식간에 정점에 도달하므로 상승 시간이 짧아 낮은 카운트 수를 기록한다. 반면, 열화가 서서히 진행되는 느린 열적 분해나 채널 내 가스 압력 상승으로 인해 갇힌 방전(Confined Discharge)이 일어날 때는 파형이 완만하게 상승하여 높은 카운트 수를 나타내는 경향이 있다.
AE Signal Strength-Time [pVs]	물리적 의미: AE 전압 파형의 포락선(Envelope) 면적을 적분한 값으로, 누적 손상도와 방전 에너지를 정량화하는 가장 신뢰도 높은 지표이다. 심층 분석: 트리가 성장함에 따라 채널의 총 길이가 길어지고 직경이 굵어지면서 내부 기체 방전의 규모(Volume) 자체가 커진다. 이 때문에 신호 강도는 시간에 따라 완만하게 상승하다가, 파괴 직전 잔여 절연 거리가 극도로 짧아져 트리 진전 속도가 폭주(Runaway)할 때 누적 곡선이 수직에 가까운 급격한 기울기를 형성한다.
Initiation Frequency [kHz]-Time	물리적 의미: 신호의 초기 상승부 주파수 특성으로, 미시적 결합 파괴의 빈도와 속도를 나타낸다. 심층 분석: r = 5μm과 같은 고전계 샘플에서는 전극 선단에서 강하게 주입된 전자들이 고분자 사슬의 화학 결합(C-C, C-H)을 직접 타격하여 자유 라디칼을 형성한다. 초기에는 이 사슬 절단이 미약할지라도 집중적으로 발생하므로 주파수 빈도가 높게 반영되며 , 절연파괴 직전 단계에 도달하면 탄화 채널의 폭발적인 확장과 연속적인 AE Hit 발생으로 인해 이 주파수가 폭발적으로 상승하게 된다.

(1) AE Signal Amplitude-time (진폭 변동 분석)

그림 6(a)의 초기 단계( 0~445s 이후)에서는 약 445초의 잠복기(Incubation period)를 거쳐 트리가 최초 개시된다. 이 시점에는 25~30dB 수준의 낮은 진폭 신호가 간헐적으로 발생한다. 이는 미세 공극 형성 및 초기 기체 방전의 에너지가 아직 작기 때문이다. 진전 단계(중기)에서는 가지형 트리(Branch type)가 성장하면서 패턴이 독특해진다. 일정한 주기를 가진 '군집(Burst)' 형태의 신호가 발생하며, 새로운 가지가 강한 전계 집중을 받아 옆으로 뻗어나갈 때 파괴 에너지가 집중되면서 진폭이 급격히 상승하는 '스파이크(Spike)' 패턴이 관찰된다. 반대로 가지 형성 후 내부 기체 압력이 상승하여 방전이 억제 (무방전 구간 포함)될 때는 진폭이 다시 낮아지는 변동(Fluctuation) 현상을 보인다 ^[28, ^29].

파괴 말기 단계(14,120s 직전)에서는 트리가 대향 전극에 근접하여 잔여 절연 거리가 짧아짐에 따라 전계가 기하급수적으로 증가한다. 시스템 한계치에 육박하는 90dB 이상의 연속적인 최고 수준 진폭이 대량 발생하며 절연파괴(아크 방전)로 직행한다.

(2) Count To Peak-time (피크 카운트 변동 분석)

그림 6(b)의 초기 단계에서는 트리가 개시되는 시점에 Count To Peak 값이 매우 낮게 나타난다. 이는 미세 균열(Crack) 발생 시 나타나는 충격적(Impulsive) 파형 특성 때문이며, 신호가 정점까지 극도로 빠르게 도달함을 의미한다. 진전 단계에서는 트리 채널이 내부에서 매우 조밀해지고 분기되면서 채널 구조 내부에 갇힌 방전(Confined Discharge)이 유발된다. 이로 인해 파형의 감쇄와 상승이 완만해지며 상대적으로 높은 카운트 수가 넓은 분포로 관찰된다. 파괴 말기 단계의 최종 절연파괴 직전에는 거시적인 구조적 균열(Macro-crack)과 극심한 탄화로 인해 파형의 전단부가 크게 흔들리며, Count To Peak 값이 큰 폭으로 급격하게 변동(Fluctuation)하는 양상을 보여 강력한 고장 전조 신호 역할을 수행한다.

(3) Duration-time (지속시간 변동 분석)

그림 6(c)의 초기 단계 동안에는 그래프상에서 신호의 지속시간이 거의 바닥에 붙어있을 정도로 미약하게 나타난다. 이는 펄스의 폭(Pulse width) 자체가 매우 짧은 단발성 방전임을 나타낸다. 진전 단계에서는 복잡하게 얽힌 가지형 트리 채널 내부에서 방전 신호가 여러 벽면에 부딪혀 중첩(Overlap)되고 반사되면서 지속시간이 불규칙하게 길어지는 양상이 나타난다. 파괴 말기 단계에서는 거의 연속적인 AE Hit과 함께 아크성 방전이 지속되면서 신호의 꼬리가 길게 이어져 지속시간 수치가 급격히 상승한다.

(4) Initiation Frequency-time (개시 주파수 변동 분석)

그림 6(d)의 초기 단계에서는 r = 5μm의 고전계 특성상 초기 사슬 절단 빈도가 높아 밀집된 신호 분포를 보인다. 개별 에너지(진폭)는 작지만, 화학 결합을 직접 타격하는 미시적 파괴 빈도가 주파수에 반영된다 ^[27]. 진전 단계에서는 트리가 축 방향으로 급속히 진전되거나 탄화도가 심화되는 타이밍에 주파수 성분이 높게 유지된다. 파괴 말기 단계에서는 트리 진전 속도가 폭주(Runaway)하는 단계에 진입하면서 Initiation Frequency가 폭발적으로 증가하며 최고조에 달한다 ^[24, ^25, ^26].

(5) Signal Strength-time (신호 강도 변동 분석)

그림 6(e)의 초기 및 진전 단계 그래프를 보면 전체 인가 시간의 대부분을 차지하는 약 12,000s 영역까지 신호 강도 값이 거의 0에 가깝게 누적되어 평탄한 플래토(Plateau) 구간을 유지한다. 이는 내부 방전 규모가 제어되고 있음을 의미한다. 파괴 말기 단계인 12,000s 이후부터 14,120s(파괴) 사이에 그래프의 Y축이 최대 700,000pVs까지 수직 상승하는 폭발적 거동을 보인다. 채널 내부 탄화도가 극심해지고 완전한 전도성 도전로(Bridge)를 형성하기 직전, 축적된 모든 열적·전기적 파괴 에너지가 집중되면서 나타나는 전형적인 절연파괴 메커니즘을 시각적으로 명확하게 증명한다.

그림 6 PD에 의한 전기적 트리 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal 특징추출

Fig. 6 6(a) AE Signal Amplitude-time, 6(b) Count To Peak-time, 6(c) Duration- time 6(d) Initiation Frequency-time, 6(e) Signal Strength-time

그림 6(a) 인가전압 시간에 따른 전기적 트리 개시, 진전 그리고 파괴 전 과정의 AE Signal Amplitude 특성 (AEAmplitude-time)

그림 6(b) 인가전압 시간에 따른 전기적 트리 개시, 진전 그리 고 파괴 전 과정의 AE Signal 특징추출 (Count To Peak-time)

그림 6(c) 인가전압 시간에 따른 전기적 트리 개시, 진전 그리 고 파괴 전 과정의 AE Signal 특징추출 (Duration-time)

그림 6(d) 인가전압 시간에 따른 전기적 트리 개시, 진전 그리고 파괴 전 과정의 AE Signal 특징추출 (Initiation Frequency-time)

그림 6(e) 인가전압 시간에 따른 전기적 트리 개시, 진전 그리 고 파괴 전 과정의 AE Signal 특징추출 (Signal Strength-time)

3.3 40μm Curvature Radius: Tree Shape and PD Properties

3.3.1 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal Measurement 결과: r=40μm

그림 7에서는 DGEBA 에폭시 수지에 r=40μm 트리 침이 몰드된 샘플의 18kV/60Hz 전압을 인가하여 248,723s (69.08 Hr)일 때 초기 트리가 발생하였다. 초기 트리는 0.311mm로서 가지 형 트리로 개시되었다. 이후 11,577s (3.21 Hr) 후 파괴되었다. 초기 트리가 개시되고 파괴에 이르는 속도 (V=1.11975mm/Hr)는 매우 빠르게 진행 되었다.

그림 7 Epoxy-Tree Sample: AC Electrical Treeing 개시, 진전 그리고 파괴 전 과정의 트리 영상/인가전압:18kV/60Hz, 트리 침 선단 곡률반경: r=40 μm

Fig. 7 Epoxy-Tree Sample: Tree images of AC Electrical Treeing initiation, progression, and breakdown. Applied voltage: 18 kV/60 Hz, tree tip radius of curvature: r=40μm

표 5 그림 7의 트리 전 과정에 대한 축 방향 트리 진전 길이

Table 5 Axial tree progression length for the entire tree process in Figure 7

Time	Tree Axes Length [mm]
248723s	0.311(초기 트리)
259157s	0.696
259546s	1.018
259797s	1.319
259923s	3.00
260094s	4.00
260174s	4.00
260288s	4.00
260300s	400(절연파괴)

에폭시 수지와 같은 절연체 내부에서 발생하는 전기 트리 현상은 절연파괴의 전조 현상으로 매우 중요하다. 특히 침 전극의 곡률반경 변화는 트리 개시 및 진전 그리고 파괴 영상을 나타내었다.

부분방전 전하량(Q) 계측보다 AE 신호 계측이 유리한 이유는 외부 노이즈에 강하고, 트리 진전 시 발생하는 기계적 변형 및 가스 팽창 에너지를 직접적으로 감지할 수 있기 때문이다.

r=5 μm인 경우에 비하여 r=40 μm인 경우, 상대적으로 트리 침 선단이 뭉툭하여 전계 집중도가 낮다. 이로 인하여 트리가 개시되기까지 에너지가 쌓이는 시간이 훨씬 길어진다. 트리 진전 시 파괴에까지 이르는 시간이 짧아지는 것은 늦은 개시, 빠른 파괴"는 전계 완화 효과로 인해 개시는 지연되지만, 개시 시점의 전하 주입 에너지가 이미 파괴를 가속 화할 만큼 충분하기 때문이다.

3.3.2 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal 특징추출 (곡률반경 r=40 μm)

(1) AE Amplitude(진폭)-Time 그래프 분석

그림 8(a), 잠복기 (0 ~ 248,723s): 가시적인 트리가 없음에도 25~35dB 수준의 낮은 미세 AE 진폭 신호가 지속적으로 발생한다. 이는 에폭시 분자 사슬 절단과 미세 공동 생성에 기인한다.

개시 직전 및 진전기: 초기 트리 가시화 직전 간헐적으로 큰 대형 펄스 신호가 발생하며 진폭이 급격히 상승한다. 가지형 트리의 빠른 진전 속도와 명확한 방향성으로 인해 높은 진폭의 신호 빈도가 유지된다.

절연파괴 직전 (260,300s 부근): 전극 간 실질 거리가 단축되면서 전계 강도가 기하급수적으로 증가하고 대전류에 의한 급격한 열팽창이 발생하여, AE 진폭이 폭발적으로 증가한다.

(2) (b-1, b-2) Count To Peak-Time 그래프 분석

그림 8(b-1)의 전압 인가 초기 및 잠복기에는 Count To Peak 값이 거의 0에 수렴하며 안정적인 상태를 유지한다. 특이 현상으로서 인가전압 중기(114,000s 부근)에 Count To Peak 값이 100 이상으로 튀는 간헐적 대형 신호가 관찰된다. 이는 미세 결함들이 임계 크기에 도달하여 통합되는 과정에서 국부적 응력이 해방되었음을 의미한다. 최종 파괴 단계인 260,000s를 넘어서며 파괴 임계점에 도달할 때, Count To Peak 값이 최대 3,500～4,000 수준까지 수직 상승하며 마찰 및 파괴 에너지가 극대화됨을 보여준다.

(3) (c-1, c-2, c-3) Duration(지속시간)-Time 그래프 분석

그림 8(c-1)의 전압인가 초기 동안에는 지속시간이 대개 500μs 이하로 짧게 유지되나, 초기 전하 주입 과정에서 간헐적으로 1,000～1,500μs의 신호가 검출된다. 그림 8(c-2)의 전압인가 중기(114,000s 부근)에서는 미세 공동의 통합으로 인해 Duration이 최대 12,000μs 이상으로 크게 증가하는 경향을 명확히 보인다. 그림 8(c-3)의 트리 파괴 말기 및 직전 단계에서는 가지형 트리의 빠른 진전으로 인해 탄성파동의 중첩 현상이 일어나 Duration의 변동성이 매우 커지며, 파괴 직전에는 최고 70,000μs에 달하는 거대한 지속시간을 기록하며 폭주한다.

(4) (d-1, d-2, d-3) Initiation Frequency(개시 주파수)-Time 그래프 분석

그림 8(d-1)의 전압인가 초기에는 특정 주파수 대역(100～500kHz 및 650kHz 부근)에 밀집되어 나타난다. 이는 미세 공동 생성 및 융합 시 발생하는 탄성파들의 군집 결과이다. 그림 8(d-2)의 전압인가 중기에는 대형 AE 신호가 간헐적으로 발생하기 때문에 일시적으로 특정 구간에서 주파수 발생 빈도가 낮아지거나 흩어지는 경향(Stagnation Period, 정지기)을 보인다. 그림 8(d-3)의 트리 파괴 말기 및 직전 단계 본격적인 진전기에는 일정 수준 이상을 유지하다가, 파괴 직전 강력한 부분방전(PD) 및 균열 확장이 복합적으로 발생하면서 주파수 성분이 다시 500kHz 이상으로 상승하며 크게 증폭된다.

(5) (e-1, e-2) Signal Strength(신호 강도)-Time 그래프 분석

그림 8(e-1)의 전압인가 중기에는 다른 구간에서 거의 0에 가깝지만, 공동(cavity)이 통합되는 114,000s 시점에서 대형 펄스와 함께 Signal Strength가 약 700,000pVs 까지 급격하게 상승하는 결과를 보여준다. 이 대형 신호 이후 잠시 정지기를 거쳐 트리 진전이 가속화되므로 AE 신호가 트리 개시의 강력한 예측 인자임을 증명한다. 그림 8(e-2)의 트리 파괴 말기 및 직전 단계에서는 트리 채널이 대향 전극에 접근하고 전도성 채널을 통해 대전류가 흐르면서 에너지가 폭발한다. 이에 따라 신호 강도가 최대 45,000,000pVs ($4.5 \times 10^7$)라는 거대한 수치로 폭발적 증가를 기록하며 절연파괴가 완료된다.

그림 8에서는 트리 침 곡률반경 r=40 μm 전기적 트리 개시, 진전 그리고 파괴 단계 과정의 AE Signal 특징추출을 나타내었다.

그림 8 전기적 트리 개시, 진전 그리고 파괴 전체 과정의 AE Signal 특징추출 (곡 률반경 r=40μm) 8(a) AE 진폭-시간, 8(b) Count To Peak-시간 8(c) Duration-시간, 8(d) Initiation Frequency-시간 8(e) Signal Strength-시간

Fig. 8 AE signal feature extraction during the entire electrical tree initiation, progression, and breakdown process (r=40μm) 8(a) AE Amplitude-Time, 8(b) Count To Peak-Time 8(c) Duration-Time, 8(d) Initiation Frequency-Time 8(e) Signal Strength-Time

그림 8 (a) AE Amplitude-Time

그림 8 (b-1) Count To Peak-Time (entire process)

그림 8 (b-2) Count To Peak-Time (Tree Propagation Period)

그림 8 (c-1) Duration-Time (전압인가 초기)

그림 8 (c-2) Duration-Time (전압인가 중기)

그림 8 (c-3) Duration-Time (트리 파괴 말기 및 파괴 직전)

그림 8 (d-1) Initiation Frequency-Time (전압인가 초기)

그림 8 (d-2) Initiation Frequency-Time (전압인가 중기)

그림 8 (d-3) Initiation Frequency-Time (트리 파괴 말기 및 파괴 직전)

그림 8 (e-1) Signal Strength-Time (전압인가 중기)

그림 8 (e-2) Signal Strength-Time (트리 파괴 말기 및 파괴 직전)

3.3.3 열화 단계별 AE 신호 특징 분석

본 연구에서 관찰된 "전형적인 가지형 트리"는 에폭시 수지의 취성(Brittleness)과 높은 인가 전압(18kV) 하에서 전계 구동력이 지배적일 때 나타나는 전기 트리의 형태이다. 가지형 트리는 구형(Bush-type) 트리에 비해 채널 수가 적지만 방향성이 뚜렷하고 진전 속도가 빠른 특징을 가지며, 이는 AE 신호의 발생 빈도와 진폭 크기에도 직접적인 영향을 미친다 ^[30, ^31]. 실험 결과에서 나타난 초기 AE 펄스 신호, 간헐적 대형 신호, 그리고 최종 파괴 시의 거대 AE 펄스 신호는 각각 트리 형성의 전조, 개시, 그리고 임계 파괴 단계를 나타내는 지표로 작용한다.

▶1단계: 초기 인가전압 단계의 측정된 AE 신호(Incubation Period)

초기 단계에서 가시적인 트리가 발생하지 않았음에도 불구하고 측정된 AE 신호가 발생한 것은 매우 중요한 의미를 갖는다. 이는 전극 선단의 미세 영역에서 에폭시 분자 사슬의 절단(Scission)과 자유 전하의 충돌 이온화에 의한 미세 열화가 이미 시작되었음을 의미한다 ^[26, ^30]. AE 특징 분석 결과, 이 시기의 신호들은 Amplitude(펄스진폭)가 상대적으로 낮고, Initiation Frequency는 특정 주파수가 밀집되어 나타난다. 이는 미세 공동들이 생성되고 융합되는 과정에서 발생하는 탄성파들의 군집 결과로 판단된다.

▶2단계:초기트리 개시 직전의 간헐적 대형 AE 펄스 신호 발생

초기트리 개시 직전의 간헐적 대형 AE 펄스 신호 발생 초기 트리가 가시화되기 전, 간헐적으로 발생하는 큰 신호는 미세 공동이 커지고 통합되는 단계를 의미한다. 흩어져 있던 미세 결함들이 임계 크기에 도달하여 하나의 초기 트리 팁(Tree Tip)을 형성할 때, 국부적인 응력 해방과 함께 큰 에너지가 방출된다 ^[26, ^32]. AE 특징 분석 결과, AE 진폭이 급격히 상승하고 Signal Strength도 더불어 급격하게 증가하는 결과를 나타낸다. 반면 Initiation Frequency는 인가전압 중기에 간헐적으로 발생하므로 일시적으로 낮아질 수 있으나, Count To Peak, Duration은 증가하는 경향을 보인다. 상관관계 관점에서 이러한 인가전압 중기의 대형 AE 신호 이후 잠시 동안의 정지기(Stagnation Period)를 거쳐 급격한 트리 진전이 시작된다. 이는 AE 신호가 트리 개시의 예측 인자로 사용될 수 있음을 증명한다.

▶3단계: 트리 진전기 및 가지형 트리 구조의 발달 (Propagation Stage)

트리가 본격적으로 진전되면서 가지형 구조가 형성되면, 각 가지의 선단에서 발생하는 PD와 기계적 균열 확장이 복합적으로 AE 신호를 생성한다 ^[33, ^34]. AE 특징 분석 결과, Initiation Frequency는 일정 수준 이상으로 유지되면서 트리 채널의 길이에 비례하여 Signal Strength가 점진적으로 상승한다. 가지형 트리는 진전 속도가 빠르기 때문에 신호 간 간격이 짧고, 탄성파동의 중첩 현상이 나타날 수 있어 Duration 파라미터의 변동성이 커진다.

▶4단계: 트리 파괴 말기의 거대 PD 및 단시간 AE 폭주 (Final Breakdown)

절연파괴가 임계점에 도달하면 트리가 대향 전극에 접근하게 된다. 이때 파괴 말기에 매우 큰 PD 진폭이 발생하는 현상은 전극 간의 실질적인 절연 거리가 단축됨에 따라 전계 강도가 기하급수적으로 증가하기 때문인 것으로 판단된다.

AE 특징 분석 결과, 이 단계에서는 모든 AE 파라미터가 크게 증가하는 결과를 나타낸다. 특히 절연파괴 직전 짧은 시간 동안 AE Pulse Amplitude와 Signal Strength가 폭발적으로 증가하며, Initiation Frequency도 상승한다. 더욱이 전도성 트리 채널을 통한 대전류 흐름은 급격한 열팽창을 유발하며, 이는 탄성파 신호의 AE 진폭을 더욱 증가시키는 결과를 가져온다 ^[31].

Ⅳ. Conclusion

본 연구에서는 에폭시 수지 매트릭스 내 침 전극의 곡률반경(1, 5, 40, 100μm)에 따른 전기적 트리(Electrical Tree)의 개시, 진전 및 파괴 전 과정을 광학 현미경으로 관찰하는 한편, 음향방출(AE) 신호 측정을 통해 트리 진전 단계별 부분방전 특성을 정밀 분석하여 다음과 같은 결론 및 활용 방안을 얻었다.

1. 곡률반경과 트리 개시의 상관성: 침 전극의 곡률반경이 커질수록 국부 전계의 세기가 완화되어 초기 트리 개시 시간(Tree Inception Time)이 유의미하게 지연됨을 확인하였다.

2. 트리 잠복기와 파괴 시간의 관계: 트리 잠복기(Latency Period)가 길어질수록 초기 트리 발생 시점은 늦어지나, 발생 이후 최종 절연파괴에 이르는 시간은 오히려 단축되는 특성을 보였다.

3. 절연파괴 전조 지표 규명: AE Hit 기반의 특징 파라미터 추출 결과, 'Count To Peak'와 '진폭(Amplitude)'의 급격한 변화는 고전압 기기의 절연파괴를 사전에 감지할 수 있는 강력한 전조 지표(Precursor)임을 실증하였다.

4. 파괴 말기의 물리적 메커니즘: 절연파괴 말기에는 트리 선단이 대향 전극(접지)에 극도로 근접하면서 전계가 폭발적으로 증가하며, 이로 인한 물리적 충격파가 고에너지의 연속적인 AE 신호와 높은 Count To Peak 값을 유발함을 밝혔다.

5. AE 파라미터 간 상관성: AE 진폭과 신호강도(Signal Strength)는 매우 높은 양(+)의 상관관계를 나타냈으며, 이는 에폭시 수지 내부 유전파괴 에너지가 순간적인 압력(진폭)과 전체 에너지 방출량(강도)에 직결되기 때문인 것으로 분석된다.

6. 활용 방안 및 기대 효과

■ 종합적 절연 진단 알고리즘 구축: 본 연구에서 도출한 AE 신호의 신호강도(Signal Strength)를 기존의 부분방전 전하량(PD Amplitude) 데이터와 조합함으로써, 고전압 절연재료 내부의 트리 진전 상태를 정량적·정성적으로 정밀 진단하는 알고리즘 개발에 활용할 수 있다.

■ 전력기기 예방진단 기술 고도화: 검증된 전조 지표(Count To Peak 및 진폭의 급변 변곡점)를 초고압 변압기, GIS(가스절연개폐장치) 등 에폭시 몰드형 전력기기의 실시간 AE 모니터링 시스템에 적용할 경우, 치명적인 절연파괴 사고를 사전에 예방하는 고신뢰성 예방보전(Predictive Maintenance) 솔루션 구축이 가능할 것으로 기대된다.

Acknowledgements

This paper was supported by Joongbu University Research & Development Fund, in 2025

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Richard Dela Amevorku, David Amoateng-Mensah, Manoj Rijal, Mannur J Sundaresan, "Classification and Clustering of Fiber Break Events in Thermoset CFRP Using Acoustic Emission and Machine Learning," Sensors (Basel), vol. 25, no. 20, pp. 6466, 2025.

저자소개

박재준 (Jae-Jun Park)

Jae-Jun Park is a Professor of the Department of Electrical Electronics Engineering at Joongbu University, Korea. He was born in Jeonnam Gangjin, Korea. He Received the B.Eng., M.Eng., and Ph.D. degrees in electrical engineering from Kwangwoon University, Korea in 1985, 1987 and 1993, respectively. His research interests are high voltage insulation materials, polymer nanocomposites, high voltage electric facilities diagnosis(electrical treeing defect), BiO Epoxy etc.

KIEEThe Transactions of
the Korean Institute of Electrical Engineers

The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers

ISO Journal TitleTrans. Korean. Inst. Elect. Eng.

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Journal Information

A Study on Acoustic Emission Signal Feature Extraction with Varying Radii of Curvature of Tree Needle Tips in Epoxy Resin

Abstract

Key Words

I. Introduction

II. Experiment

2.1 재료 (Materials)

2.2 전기적 트리 샘플 제조공정

2.3 곡률반경에 따른 최대 전계 강도 해석

(1)

(2)

2.4 전기적 트리 및 부분방전 AE 신호 계측

2.4.1 전기트리 실시간 영상 계측

2.4.2 전기 트리 부분방전의 AE 신호 계측

(3)

Ⅲ. Result and Discussion

3.1 트리 침 곡률반경에 따른 전기적 트리의 진전 속도

(4)

3.2 5μm Curvature Radius: Tree Shape and PD Properties

3.2.1 트리 개시, 진전 및 파괴 단계의 트리 영상 분석

3.2.2 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal 특징추출( r=5 μm)

3.3 40μm Curvature Radius: Tree Shape and PD Properties

3.3.1 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal Measurement 결과: r=40μm

3.3.2 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal 특징추출 (곡률반경 r=40 μm)

3.3.3 열화 단계별 AE 신호 특징 분석

Ⅳ. Conclusion

Acknowledgements

References

저자소개

박재준 (Jae-Jun Park)

Article Information (continued)

Key Words

KIEEThe Transactions ofthe Korean Institute of Electrical Engineers

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ISO Journal TitleTrans. Korean. Inst. Elect. Eng.

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A Study on Acoustic Emission Signal Feature Extraction with Varying Radii of Curvature of Tree Needle Tips in Epoxy Resin

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Key Words

I. Introduction

II. Experiment

2.1 재료 (Materials)

2.2 전기적 트리 샘플 제조공정

2.3 곡률반경에 따른 최대 전계 강도 해석

(1)

(2)

2.4 전기적 트리 및 부분방전 AE 신호 계측

2.4.1 전기트리 실시간 영상 계측

2.4.2 전기 트리 부분방전의 AE 신호 계측

(3)

Ⅲ. Result and Discussion

3.1 트리 침 곡률반경에 따른 전기적 트리의 진전 속도

(4)

3.2 5μm Curvature Radius: Tree Shape and PD Properties

3.2.1 트리 개시, 진전 및 파괴 단계의 트리 영상 분석

3.2.2 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal 특징추출( r=5 μm)

3.3 40μm Curvature Radius: Tree Shape and PD Properties

3.3.1 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal Measurement 결과: r=40μm

3.3.2 PD에 의한 전기적 트리의 개시, 진전 그리고 파괴 과정의 AE Signal 특징추출 (곡률반경 r=40 μm)

3.3.3 열화 단계별 AE 신호 특징 분석

Ⅳ. Conclusion

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