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[연구보문]

비선형 부하 환경에서 전선 반단선에 의한 2-Node 동적 열전달 특성 및 피복 발화 위험성 연구
Insulation Ignition Risk due to Partial Disconnection under Non-linear Load Environments

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  • 발행기관
    한국법과학회 바로가기
  • 간행물
    한국법과학회지 KCI 등재 바로가기
  • 통권
    제27권 제1호 (2026.05)바로가기
  • 페이지
    pp.132-139
  • 저자
    강민혁, 김일환
  • 언어
    한국어(KOR)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A485364

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원문정보

초록

영어
This study investigates the thermal and electrical transient responses of Partial Disconnection faults in low-voltage indoor wiring, a major hidden cause of electrical fires. While parallel short-circuits easily trigger protection devices, series arcs from Partial Disconnection create severe localized Joule heating without significantly altering the overall root-mean-square (RMS) current, creating a critical safety blind spot. To thoroughly analyze this phenomenon, a dynamic impedance model and a 2-node heat transfer equivalent thermal network were developed using MATLAB/Simulink. Simulations systematically compared the instantaneous heat generation and temperature trajectories of copper conductors and PVC insulation under linear and non-linear (SMPS) loads at an identical active power of 300W. The results demonstrate that under non-linear loads, impulsive peak currents cause the instantaneous heat generation to surge drastically compared to linear loads. Consequently, the temperature of the PVC insulation rapidly exceeds its ignition threshold, reaching over 300℃ within 40 seconds, inevitably leading to early ignition. Despite this severe thermal runaway, conventional molded case circuit breakers and arc fault circuit interrupters fundamentally fail to detect the fault, as the RMS current remains strictly below the tripping threshold. Ultimately, this study quantitatively proves the critical vulnerability of current protection systems against Partial Disconnection, emphasizing the urgent need for advanced early detection algorithms.

목차

Abstract
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 이론적 배경 및 전산 해석 모델링
1. 전선 반단선 및 발열 메커니즘
2. 비선형 부하의 전기적 특성과 파형 왜곡
3. 전산 해석을 위한 2-Node 동적 열전달 모델링
4. 시뮬레이션 조건 및 회로 구성
Ⅲ. 시뮬레이션 결과 및 고찰
1. 부하 특성에 따른 아크 전류 파형 및 고조파 왜곡분석
2. 전선 반단선 심각도에 따른 절연 피복의 열역학적 발화 특성
3. 과전류 보호기기의 동작 한계 및 화재 위험성 고찰
Ⅳ. 결론
Ⅴ. 사사
Ⅵ. 참고문헌

키워드

Partial Disconnection Non-linear Load 2-Node Heat Transfer Model Series Arc Electrical Fire Thermal Degradation

저자

  • 강민혁 [ Min Hyeok Kang | 국립과학수사연구원 제주분원 감정관/제주대학교 전기공학과 박사과정 ]
  • 김일환 [ Eel-Hwan Kim | 제주대학교 전기공학과 교수 ] Corresponding Author

참고문헌

자료제공 : 네이버학술정보

간행물 정보

발행기관

  • 발행기관명
    한국법과학회 [Korean Society of Forensic Science]
  • 설립연도
    2000
  • 분야
    복합학>과학기술학
  • 소개
    법과학 분야는 사회정의 구현에 있어 크나큰 가치가 있음에도 불구하고 우리나라에서는 이 분야에 대한 인식이 미흡하여 선진 외국에 비해 침체되어 있는 실정이다. 이에 우리나라에서도 법과학 분야와 관련 있는 학계, 연구기관, 수사기관 등 유관 단체들로 구성된 한국 법과학회를 창립하여 이 분야를 활성화 시켜 과학수사를 한층 더 발전시키기 위함을 목적으로 한다.

간행물

  • 간행물명
    한국법과학회지 [Korean Journal of Forensic Science]
  • 간기
    반년간
  • pISSN
    1598-0715
  • 수록기간
    2000~2026
  • 등재여부
    KCI 등재
  • 십진분류
    KDC 367 DDC 347

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