바이오 기반 절연재 및 GIS 스페이서 공정·유전 설계 연구

Bio-Based Dielectrics and GIS Spacer Process/Permittivity Design

연구 내용

GIS 절연 스페이서와 절연보드를 대상으로 바이오 기반 에폭시 복합재와 셀룰로스 나노섬유 기반 절연체의 물성·성형 공정·유전 특성을 통합 설계하는 연구

고전압 절연 부품에서 열적 안정성과 기계적 강도, 유전 특성의 동시 확보를 목표로 바이오 기반 소재 적용 가능성을 평가합니다. 석유계 에폭시 대체 관점에서 바이오 함량에 따른 열 안정성과 기계 특성을 분석하고, 유전 특성을 통해 절연 스페이서 적용 적합성을 판단합니다. 또한 가압 겔레이션의 공정 조건을 큐어링 동역학과 화학적 레올로지 기반으로 파라미터화하여 성형 시뮬레이션에 반영하고, 성형 후 내부 결함을 X-ray로 검증합니다. 유전율 분포 최적화가 필요한 기능구배 스페이서에 대해서는 전기장 해석과 NSGA-II 최적화를 결합하여 유전 분포와 단열 설계를 함께 도출합니다. 합성체의 공극과 박리 가능성을 평가하고 절연 성능 기준을 만족시키는 설계-공정 연계를 확립합니다.

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

초기에는 바이오 기반 에폭시 복합재의 물성 변화를 열 분석과 기계 시험으로 확인하고, 절연 스페이서 제작에 필요한 공정 윈도우를 설정하는 접근을 수행했습니다. 이후 성형 공정에서는 큐어링 시간과 히터 온도 조건을 변수로 하여 자동 가압 겔레이션 분석을 수행하고, 성형성 평가와 X-ray 검사로 공정-결함의 연결고리를 보강했습니다. 최근에는 절연거리 확보와 다운사이징 수요를 반영해 기능구배 절연 설계로 확장하고, 전기장 해석 기반의 유전율 분포 최적화에 NSGA-II를 적용했습니다. 마지막으로 합성체의 단열 및 기계 특성 평가를 통해 설계안의 실부품 적용 가능성을 검증하는 흐름으로 심화하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

GIS 절연 스페이서 제조 공정 최적화
바이오 기반 에폭시 복합재 절연부품
가압 겔레이션 시뮬레이션 기반 설계
X-ray 결함 검출 품질관리
기능구배 유전 분포 설계
전기장 해석 기반 단열 성능 예측
다운사이징용 절연 부품 최적화
절연보드 40kV/mm급 제조 기술
셀룰로스 나노섬유 절연체 물성 제어
유전율·열안정·기계강도 동시 평가 체계