Ⅰ. 전기품질 (Power Quality)이란?

  전기 시스템과 공급중인 전기의 특성으로, 전기적인 연결, 접지상태, 전기 시스템에 영향을 주는 부하등 전기적인 모든Parameter를   포함 합니다. 지금까지 전기품질은 정전시간, 전압적정률, 주파수 유지율 등의  목표관리에 의해 적정 전기품질을 유지하는 것을 뜻하였습니다. 그러나 최근에 정보통신기기, 정밀제어기기등에 장착되어 있는 컴퓨터칩, 메모리등 디지털 부품의 사용이 급증하면서 순간   전압변동(Voltage Sags & Swells), 고조파(H☞armonics), 전압 불평형(Voltage Unbalance), 플리커(Flicker), 써지(Surge)등 새로운   개념의  순시 전기품질 문제가 대두하게 되었습니다. 또한 전기품질의 관리 주체가 전기공급자 중심에서 수용가 스스로 전기품질에   대한  이해를 하여, 불가항력적인 전기품질 문제에 대해서 정밀 전자장비가 스스로 내성을 가지게 하는 방향, 즉 수용가 대책으로 나아가고 있습니다.

Ⅱ. 전기품질(Power Quality)이 최근에 Issue화된 이유?

• 과거의 부하는 선형(Linear)부하가 대부분이었습니다.
  - Induction Motor, Heater, 진공관등에서 전압은 전류에 의해서만   변동이 되고, 전압이 왜곡되지 않은  정현파에서는 단지 매우 적은  문제만이 발생되었습니다.

•  최근에는 비선형(Non-Linear) 부하가 매우 증가되었습니다.(예)
   - Switching Mode Power Supply(SMPS), 컴퓨터, Motor Control, Drive etc...
   - 전류를 필요한 만큼 잘라 쓰게 되었고(SCR 스위칭), 그 결과로써  고조파 (Harmonics)가 발생되었습니다.
   - 최신 Network장비는 전기특성에 매우 민감하게 반응합니다.
   - 가변속 Drive에 의해서 작동되는 Local pump로 인해서 작업중인 컴퓨터 프로그램에 error가 발생되고 있습니다.
• 최근에는 순간전압강하 보상장치가 설치됨으로 인해 콘덴서에 의한 순간 돌입전류로 인해 여러가지 문제가 나타나고 있습니다.
  
• 공장 내부의 전원선에서 급격한 임피던스 저하 현상이 생길 경우에 순간 돌입전류에 의한 사고의 위험이 커지고 있습니다.
• 한국전력에서도 이러한 문제점을 인지하고 송변전계통전원에 대한 전기공급 품질을 실시간으로 인터넷으로 제공하고 있습니다.
  
        실시간 한국전력 송변전 계통변동 이벤트 제공 싸이트 바로가기

                   
Ⅲ. 전기품질(Power Quality) 문제의 징후

• 낙뢰가 있는 동안 정밀 전자제어 장비에 문제가 발생
  
• 자동화된 제어 시스템이 이유 없이 정지
• 전자 시스템이 자주 오동작 하거나 fail 발생
  
• 시스템이 자주 재부팅 요구
  
• 조명램프가 침침하거나 깜빡거림
  
• 조명램프를 자주 교체함
  
• 중선선 케이블에 발열현상이 심함

Ⅳ. 전기품질(Power Quality) 대책의 우선 순위는?

  다양한 전기품질 문제 중에서 순간전압저하(Sag)의 고장비율이 전체 고장 중에서 60%를 차지하고 있어  이 부분에 대한 설비투자가    있다면 전기품질 개선으로 국가 기간산업에 큰 파급효과가 있으며, 상기 순간 전기품질 분야에서부터 완전 정전에 대비한 분야까지 망라한 모든 부분에 대한 투자는 막대한 자금 투입에 비해서  투자대비 효과가 크지 않을 것으로 예상되어 순간저전압(Sag)에 대한 대책을 세우는 것이 우선적으로 적정한 수준의 투자로 큰 효과를 거둘 수 있을 것이라 예상이 됩니다.

Ⅴ. 한국 기업은 왜 전기품질 관리가 중요한가?

   최근 세계적인 추세는 각 국가 및 제조공장들은 생산, 제조원가를 낮추기 위해서 모든 방법을 동원하고 있는 실정입니다. 가까이 대만의 반도체 공장에서는 SEMI F47-0706 기준으로 반도체 장비를 국내 장비 제조 회사에 발주함으로써 공장내 UPS 도입을 꺼리고 있는 것으로 판단되고 있으며, 최근 국내 굴지의 반도체 공장에서도 글로벌 경쟁 체제에서 경쟁력을 제고하고자 UPS없이 공장을 운영하기 위한  대책을 강구하고 있는 실정입니다. 만약에 중국에서도 이 기준으로 전기품질 수준이 상승하여 SEMI F47기준을 채택한다면 원가절감 측면에서 엄청난 비용을 절감할 것이라 예상이 됩니다.

    본 자료는 현재의 한국전력의 전기품질이 세계 최고수준을 구가하고 있을 때가 우리나라의 역사
    에서 가장 좋은 시기라 판단이 되어 PSL, IEC, EPRI등에서 권고하는 전기품질 대책을 국내에 소
    개하여 국가 경쟁력을 제고하기 위해 (주)재신정보에서 정리, 제공하였습니다.

Ⅵ. SEMI F47-0706 소개 - 한글 요약분

                                ☜ SEMI F47 CD-ROM

1. SEMI F47는 무엇입니까?

2. SEMI F47 에는 추가적인 순간전압저하(Sag) 기준이 있습니까?

3. 본 기준은 어떻게 제정 되었습니까?

4. 견뎌내야 하는 기준은 무엇을 의미합니까?

5. "Voltage Sag"와 "Voltage Dip"의 용어의 차이점?

6. CE, UL, SEMI S2의 기준에 만족하는 장치는, SEMI F47을 만족합니까?

7. SEMI F47은 누구를 위한 기준입니까?

8. SEMI F47 기준은 UPS가 필요하다는 의미 입니까?

9. 이미 설계기준이 SEMI F47에 충족하면 어떻게 됩니까?

10. SEMI F47이 적용 제외 장치는 있습니까?

11. 3상 전원에는 어떻게 순간전압저하(Sag)를 인가합니까?
 

1. SEMI F47는 무엇입니까?

SEMI F47는 반도체 제조장치에 대한 전압순간저하(Sag) 내성기준이며, 설계 구매 시방서입니다.  전압순간저하(Sag)는 짧은 시간동안 (1 cycle - 몇초) AC 메인전원의 전압이 감소하는 것입니다.  주로, 전기회사 송배전 선로의 순간단락이나 산업설비에서 큰부하의 갑작스런 투입, 이탈로 발생되는 순간전압저하(Sag)는 가장 흔하게 발생되는 전기품질 이벤트입니다. SEMI F47은 모든 반도체 제조장치가 다음의 전압순간저하(Sag)에 반드시 "견뎌내야 하는" 전기품질기준으로, %는 정상전압 대비 크기입니다.   

   - 50% 전압에서 200 msec 지속
  - 70% 전압에서 500 msec 지속
  - 80% 전압에서 1 sec 지속

즉, 240V 에서 80% 순간전압저하(Sag)은 192V까지 떨어진 전압입니다.
 

2. SEMI F47 에는 추가적인 순간전압저하(Sag) 기준이 있습니까?

그렇습니다.  위에 제시한 3가지 필수항목 외에, SEMI F47은 다음을 권고항목으로 하고 있습니다.
  - 0% for  1 cycle (no voltage at all)
 - 80% for 10 seconds
 

3. 본 기준은 누가 어떻게 제정 되었습니까?

전세계에 위치한 반도체 제조 공장과 반도체 장비 제조자들의 모임인 SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)에서 약 3년 동안의 긴 조사기간 동안, 회원사 반도체 공장에 대하여 대략 월1회 기록되어 수천 건의 순간전압저하(Sag)가 발생되었습니다.   SEMI F47의 요구수준에 만족하지 않는 장치는 월 1회 고장이 발생하였지만, 이와 상반되게 SEMI F47을 만족하는 장치는 20개월에 1번정도 고장이 발생하게 되었습니다. 2000년 2월에 최초로 발표되었으며, 그후  5년 동안 전 세계에서 사용하여 오다가 그 간의 운영 경험을 토대로 2006년 7월에 두 번째 기준(SEMI F47-0706)을 발표하였습니다.
 

4. 견뎌내야 하는 기준은 무엇을 의미합니까?

일반적으로 운영자의 적절한 대책이 없으면, 전압순간저하(Sag)이 발생되는 동안 오동작을 하게 됩니다.  그러나, 일부 고객은 휠씬 엄격한 기준이 있지만, SEMI F47은 견뎌내야 하는 기준을 명확히 알려줍니다.
 

5. "Voltage Sag"와 "Voltage Dip"의 용어의 차이점?

전혀 없습니다.  미국식 영어는 "Sag"라 하고, 영국식 영어는 "Dip"라 부릅니다. 그러나 이 두 단어의 의미는 완전히 동일합니다.
 

6. CE, UL, SEMI S2의 기준에 만족하는 장치는, SEMI F47을 만족합니까?

아닙니다.  
SEMI F47은 더욱 엄격한 기준이고, 비슷한 CE 테스트에 사용된 61000-4-11 기준보다 일부 더 엄격한 항목이 있습니다.   그리고, UL 및 SEMI S2 기준은 안전성에 대한 것이지, 성능에 대한 규격은 아닙니다. 또한 SEMI F47은 법적 또는 국가적인 강제 규정이 아니므로 반드시 각 회사별로 별도로 테스트하여야 합니다.
 

7. SEMI F47은 누구를 위한 기준입니까?

고객입니다.  만약 인텔, 모토로라, TI, IBM, Infenion 등에 장비를 납품하려면, 주문서에는 SEMI F47 기준 만족을 요구하므로, 그 기준을 충족하여야 합니다.   충족하지 못하면, 납품할 수 없습니다.
  - SEMI F47에는 법률적 또는 안전에 대한 항목이 없습니다
  - SEMI F47은 순수하게 신뢰성과 성능기준에 대한 것입니다.
 

 8. SEMI F47 기준은 UPS가 필요하다는 의미입니까?

장비내에는 절대로 UPS 사용을 금지하고 있지만, 엔지니어의 책임하에 공장내 UPS 사용을 허용하고 있습니다.(SEMI F47-0706 개정)  SEMI F47은 장비내에서는 UPS를 사용하지 않기를 바랍니다.  그 대신에, SEMI F47 테스트 중에, 일부 설계 변경을 필요로 할 수도 있습니다
   - UPS 또는 Sag보상장치는 비싸고 부피가 커서 반도체 공장안의 작업공간을 많이 차지하므로, 전기품질 개선장치의 추가는 항상  마지막 수단입니다.

 
9. 이미 설계기준이 SEMI F47에 충족하면 어떻게 됩니까?

매우 훌륭합니다.  최상급의 반도체 제조업체의 수준에 만족하기 위해서는 "Power Standards Lab" 또는 타 공인업체로 부터 객관적인 F47 인증을 받아야 합니다.   (올바른 SEMI F47 테스트 및 인증에는 이것을 수행하기 위한 계측기가 필요하고, 대부분의 타 공인 연구소는 Power Standard Lab과 F47시험을 위한 계약을 맺고 있습니다.)

 
10. SEMI F47의 적용이 제외되는 장치는 있습니까?

만약 장치나 부품이 DC전원에서 동작하면, SEMI F47의 기준에서 제외되고, 인증받을 필요가 없습니다.   만약 장치에 AC전원이 인가되지 않는 (예를 들어, 가스 또는 유체로만 확실하에 작동하는) 시스템이면, SEMI F47로부터 제외입니다.  그러나 AC전원 코드가 있으면, SEMI F47을 충족하여야 합니다.

 
11. 3상 전원에는 어떻게 순간전압저하(Sag)를 인가합니까?

순간전압저하(Sag)는 한 번에 1쌍의 도체 사이에만 인가됩니다.   예를 들어, 중성선이 없는 3상 전원 시스템에서, 순간전압저하(Sag)는 L1-L2, L2-L3, L3-L1의 순서로 인가합니다.  언제나, 순간전압저하(Sag)가 되지 않는 1상이 최소한 있어야 합니다. SEMI F47에서는 3상 동시 시험은 전기공급 회사의 고장 유형에 따라서 배제되어 있습니다. 또한 현재 대부분의 생산 공정제어 장비들은 3상 중에서 1쌍의 전원에서 제어전원을 사용하고 있기 때문에 충분하게 Sag 내성시험을 할 수 있어 3상 동시 Sag 시험은 필요가 없습니다.

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SEMI F47-0706 영문 원본 CD-ROM 구입은 SEMI Korea  차 지현 차장(jcha@semi.org 또는 02-551-3403)에 문의하시기 바랍니다.

     (주)재신정보는 PSL사와 MOU를 체결하여 한국 내 SEMI F47 인증시험을 대행하고 있는
     회사이며, 현재 국내 TUV 인증회사들과 협력하고 있습니다. 
     Tel: (02) 3472-7874  Fax:(02) 3472-7803

How do I get started?

1. Skim through this CD-ROM. Take a brief look at the standards, the application notes, and the test equipment.
    
2. Contact Power Standards Lab and ask to speak to a SEMI F47 Engineer. TEL ++1-(510)522-4400, or e-mail F47@PowerStandards.com. We will be glad to help you figure out what to do.
    
3. Do some quick, simple tests to find out whether your equipment already passes. We will give you some helpful rules of thumb.
    
4. If necessary, hire PSL to work with you for one day. We will provide the test equipment, and a highly-experienced engineer who will work with you to solve any problems you might have. And we will train you to perform future tests yourself, safely and accurately, using our TestingPartner program.
    
5. PSL will issue you an electronic SEMI F47 Certificate, and optional Report, that you can e-mail to your customer, post on your web site, etc.
   

Global SEMI F47 Service Company
Power Standards Lab | 1201 Marina Village Parkway | Alameda, California | 94501 | U.S.A. | www.PowerStandards.com | ++1 (510) 522-4400