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제품정보 > 초절연계ㆍ피코암 미터ㆍ일렉트로 미터

플라스틱, 수지 등의 절연 재료의 표면 저항률 및 체적 저항률 측정(SM7110, SM7120)

요약

 

개요

 탄소 중립 사회 실현을 위해 태양광 발전을 비롯한 재생 에너지의 적극적 활용과 기존 화석 연료를 사용하던 장비의 전동화가 자동차 산업, 농업, 건설 장비 산업, 항공 산업 등 다양한 분야에서 가속화되고 있습니다. 전기 시스템의 전력 소비는 증가하고 있으며, 시스템 내에서 사용되는 부품은 고전압, 대전류, 나아가 고온 상태에 노출되는 경우가 많아지고 있습니다. 절연 케이블, 윤활유, 기판 등 시스템 내에서 사용되는 부품은 재료 수준에서 실제 사용 조건에 가까운 시험 조건으로 평가되어야 하며, 재료 고유의 특성인 저항률 측정 수요가 높아지고 있습니다.

여기서는 다양한 어플리케이션에서 사용되는 수지 재료의 표면 저항률과 체적 저항률 측정에 대해 설명합니다.

평판 시료의 저항률 측정

 저항률 측정은 일반적으로 초절연계/전자계측기라고 불리는 계측기와 측정 대상에 맞는 측정 전극을 사용해서 이루어집니다. 측정 대상의 형상이나 저항값에 따라 최적의 측정 전극을 선택하는 것이 필요합니다. 예를 들어 평판 형상인 플라스틱 재료의 경우, 연구 개발 단계에서는 시료 크기를 크게 하는 것이 어렵고, 다양한 측정에 대응하기 위해서는 작은 시료부터 비교적 큰 시료까지 측정 가능한 측정 전극이 요구됩니다. 또한 측정 시료에 따라 테라옴을 초과하는 경우가 있으며, 이러한 고저항 측정에 대응할 수 있는 측정 전극이 요구됩니다.

평판 시료용 전극 SME-8310(*1), SME-8311은 85 mm부터 100 mm 각 또는 40 mm부터 100 mm 각의 측정 대상을 측정할 수 있습니다. 초절연계 SM7110, SM7120(*2)과 이러한 전극을 조합하면, SME-8310에서는 1×1016Ω 이하, SME-8311에서는 2×1016Ω 이하의 플라스틱 재료의 표면 저항률 및 체적 저항률(*3)을 측정할 수 있습니다. SM7110, SM7120에서는 해당 측정 전극의 형상명을 선택하고 측정 대상의 두께를 입력하기만 하면 저항률 계산 결과를 표시할 수 있습니다.

또한 다른 측정 전극을 사용할 경우, 전극 치수와 측정 대상의 두께를 미리 입력해 두면 측정 후 수동 계산 없이 표면 저항률 및 체적 저항률을 직접 읽을 수 있습니다. 또한 초절연계와 전극을 인터록 연결 케이블 DSM8104F로 연결하면 뚜껑이 열린 상태에서는 측정 전압이 'OFF'로 설정되어 안전하게 측정할 수 있습니다.


*1: 평판 시료용 전극 SME-8310은 JIS K 6911-1995 「열경화성 플라스틱 일반 시험 방법」을 참고로 하고 있습니다.

*2: SM7120의 정격 전압은 2000 V이지만, 전극 사용 시에는 해당 정격 전압에 맞춰 1000 V로 제한됩니다.

 

*3: 체적저항률, 표면저항률에 대한 상세한 설명은 「절연저항 측정 지침」을 참조하십시오.

폴리아세탈(POM) 수지의 체적·표면저항률 실측 사례

초절연계 SM7110, 변환 어댑터 Z5010, 평판 시료용 전극 SME-8310을 사용하여 POM 수지(크기 약 92 × 92 × 5.6 [mm])의 체적저항률 ρV, 표면저항률 ρS를 측정하였습니다(그림 1, 2).

Z5010+SME8310+SM71X0

그림 1 시험 설비의 연결도

Fig. 2 DUT

그림 2 측정 대상

유전 분극*3을 고려하여 1분간 측정한 후 값을 얻었습니다. SME-8310 전극을 선택하면 저항률 측정 파라미터 D1(주전극 외경)과 D2(링 전극 내경)(그림 3 참조)가 자동으로 입력됩니다. 시편 두께(t)를 입력하면 ρS와 ρV가 자동 계산됩니다. 본 실험 결과 ρS는 2.99348 × 10¹⁴ Ω(그림 4 참조), ρV는 7.37507 × 10¹³ Ω·m(그림 5 참조)로 측정되었습니다.

 

*3: 유전 분극은 외부 전기장이 가해질 때 유전체 물질 또는 절연체가 전기적으로 분극되는 현상입니다. 이로 인해 저항 측정값이 시간이 지남에 따라 변동하게 됩니다.

설정 항목

-    D1: 주 전극의 외경

-    D2: 링 전극의 내경

-    T: DUT의 두께

-    K: 전극 상수*

*판형 시료의 저항률 계산에는 K가 포함되지 않으므로 변경이 필요하지 않습니다.

그림 3. 측정 전극에 관한 설정

그림 4 표면저항률(ρS) 측정 결과

그림 5 체적저항률(ρV) 측정 결과

 

마무리

탄소중립 사회 실현을 위해 재생에너지 활용과 기기의 전동화가 진행되는 가운데, 전기 시스템 내 부품은 고전압·대전류 및 고온에 노출됩니다. 따라서 부품 고유의 재료 특성인 저항률 측정이 중요합니다. 평판 시료의 저항률 측정에는 초절연계와 측정 전극이 필요합니다. 평면 시료용 전극 SME-8310, SME-8311은 초절연계 SM7110, SM7120과 조합하여 플라스틱, 수지 등의 절연 재료의 표면 저항률과 체적 저항률을 간단히 측정할 수 있습니다.