KR101171228B1 - Ｈｅｍｐ 대책용 전원선로 방호장치 - Google Patents

Abstract

고도의 보안을 요하는 전기전자통신 설비에 대해서는 전자기 펄스 (EMP, Electromagnetic Pulse)에 대해 소손이 발생시에는 국가적인 혼란을 야기할 수도 있으므로 이에 대한 보호대책 수립이 절실한 실정이다.
고고도 전자기 펄스로부터 전원선로에 유기되는 과도전류로부터 기기를 안정적으로 보호하기 위한 전원용 방호장치가 필요하다. 본 발명은 가스방전관 (GDT, Gas discharge Tube), 바리스터 (MOV, Metal Oxide Varistor) 등의 서지보호소자 등를 제어회로와 조합하여 속류를 차단하여 지락고장을 억제하고, 누설전류를 최소화하는 전원용 방호장치에 관한 기술분야이다.
본 발명에서는 가스방전관 (GDT, Gas discharge Tube), 바리스터 (MOV, Metal Oxide Varistor) 등의 서지보호소자 및 각종 제어회로를 조합하여 속류를 차단하여 지락고장을 억제하고, 누설전류를 최소화하며 국제규격에 부합하는 잔류전류 특성을 갖는 전원용 방호장치를 고안하고자 한다.

Description

ＨＥＭＰ 대책용 전원선로 방호장치{PROTECTION DEVICES FOR POWER LINE AGAINST HIGH ALTITUDE ELECTROMAGNETIC PULSE}

고도의 보안을 요하는 전기전자통신 설비에 대해서는 전자기 펄스 (EMP, Electromagnetic Pulse)에 대해 소손이 발생시에는 국가적인 혼란을 야기할 수도 있으므로 이에 대한 보호대책 수립이 절실한 실정이다.

고고도 전자기 펄스(High Altitude Electromagnetic Pulse)에 의해 전원선로에 유기되는 과도전류로부터 기기를 안정적으로 보호하기 위한 전원용 방호장치가 필요하다. 본 발명은 선로에 유기되는 서지신호를 차단하여 회로 및 장비를 보호하는 서지 방호장치에 관한 기술분야이다.

현대사회에서 디지털기반의 전기전자통신 장비들의 사용이 급증하고 있으며 이들 기기의 장해로 인한 복구 비용 및 서비스의 중단 등은 사회적으로 막대한 손실을 초래할 우려가 있다. 특히 고도의 보안을 요하는 전기전자통신 설비에 대해서는 전자기 펄스(EMP, Electromagnetic Pulse)에 대해 소손이 발생시에는 국가적인 혼란을 야기할 수도 있으므로 이에 대한 보호대책 수립이 절실한 실정이다. 많은 전자기 환경 중 EMP는 핵EMP (고고도 전자기 펄스, HEMP, High Altitude Electromagnetic Pulse) 및 비핵EMP(낙뢰, 전자폭탄 펄스, HPM등)로 구분할 수 있다. 핵EMP(NEMP, Nuclear EMP)는 고고도 전자기펄스로도 불리며(HEMP, High Altitude Electromagnetic Pulse) 30km 이상의 고고도에서 핵이 폭발시 발생하는 전자기 펄스이다. HEMP로부터 전원선로 등에 과도전류를 유기시키고 HEMP에 의해 유기되는 과도전류로부터 기기를 안정적으로 보호하기 위해서는 전원용 서지방호장치가 필요하다.

현재 일반적으로 적용되고 있는 전원용 서지방호장치는 MOV(Metal Oxide Varistor) 또는 GDT(Gas Discharge Tube)가 단순히 선로에 병렬로 연결된 형태로 구성된다. MOV 기반의 서지방호장치는 통상적인 낙뢰에 의한 뇌서지에 해당되는 상승시간이 1us 정도의 임펄스에 대해서는 보호효과가 있다. 그러나, 단순히 MOV 소자만으로는 보호기의 잔류전류를 일정수준 이하로 억제하기는 매우 힘들다. 잔류전류를 억제하기 위해서는 부수적인 대용량의 커패시터가 필연적이며 이 경우 과다한 누설전류가 문제가 된다. 또한, GDT 소자는 보호기의 잔류전류를 낮추는데 기여할 수 있으나 GDT 소자가 교류전원이 인가된 상태에서 서지에 의해 동작시에는 서지가 제거된 후에도 교류전원에 의해 지속적인 속류가 발생하므로 전원선로에 단독으로 적용할 수 없는 문제가 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하고자 본 발명에서는, 국제규격에 부합하는 잔류전류 특성을 가지며 속류를 차단하여 지락고장을 억제하고, 누설전류를 최소화하는 전원용 방호장치를 고안하고자 한다.

현재 일반적으로 적용되고 있는 전원용 서지방호장치는 MOV 또는 GDT가 단순히 선로에 병렬로 연결된 형태로 구성된다. MOV 기반의 서지방호장치는 통상적인 낙뢰에 의한 뇌서지에 해당되는 상승시간이 1us 정도의 임펄스에 대해서는 보호효과가 있다. 그러나, 단순히 MOV 소자만으로는 보호기의 잔류전류를 일정수준 이하로 억제하기는 매우 힘들다. 잔류전류를 억제하기 위해서는 부수적인 대용량의 커패시터가 필연적이며 이 경우 과다한 누설전류가 문제가 된다. 또한, GDT 소자는 보호기의 잔류전류를 낮추는데 기여할 수 있으나 GDT 소자가 교류전원이 인가된 상태에서 서지에 의해 동작시에는 서지가 제거된 후에도 교류전원에 의해 지속적인 속류가 발생하므로 전원선로에 단독으로 적용할 수 없다.

본 발명에서는 가스방전관 (GDT, Gas Discharge Tube), 바리스터 (MOV, Metal Oxide Varistor) 등의 서지보호소자 및 각종 분압회로를 조합하여 서지를 방류하며 속류를 차단하여 지락고장을 억제하고, 누설전류를 최소화하며 국제규격에 부합하는 잔류전류 특성을 갖는 전원용 방호장치를 고안하고자 한다.

본 발명에 따른 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치는,

임펄스 전압이 입력되는 입력단(L1, N1), 상기 입력단에 연결되어 전류를 제한하는 공통 인덕터(CM Inductor), 상기 공통 인덕터의 2차 측에 연결되어 잔류전류를 감소시키는 EMI 필터회로, 상기 EMI 필터회로에 연결되어 있는 출력단(L2, N2),선간 L1-M1에 GDT1-MOV1,C1이 각각 병렬로 연결되고, 선간 M1-N1에 MOV2-GDT2,C2가 각각 병렬로 연결되며, 선간 M1-M2에 GDT3가 직렬로 연결되는 구성을 포함하고,

상기 입력단(L1 또는 N1)에 서지가 입력될 시에, 서지보호소자인 GDT1-MOV1-GDT3 또는 GDT2-MOV2-GDT3가 직렬로 연결됨으로써 상기 입력단과 연결된 선-접지간(L1-G 또는 N1-G)을 통하여 각각 서지를 방류시키며, 상기 GDT1-GDT3 또는 GDT2-GDT3가 서지에 의해 동작하게 될 때 발생되는 속류를 MOV1 또는 MOV2가 차단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 GDT1-MOV1, MOV2-GDT2, GDT3에, 500KΩ의 저항 R1, R2, R3 를 각각 병렬로 접속하여 이를 이용한 분압회로를 사용함으로써, 일시 과전압 발생 시 과전압이 직렬로 연결된 보호소자들에 균등하게 인가되어 과전압이 서지보호소자들의 동작전압 이하가 되게 함으로써 과전압에 의해 서지보호소자가 동작하지 않고, 선-접지간(L1-G, N1-G) 고전압(1kV 이상)을 발생시키는 고고도 전자기 펄스(HEMP)에 의한 서지에 대해서만 동작하도록 구성된 것이다.

서지가 상기 선-접지간 L1-G에 인가될 때, GDT3가 가지는 기생 커패시턴스 성분 C_GDT3(C1 또는 C2보다 낮은 값)과 C1 또는 C2 간의 커패시터 분압비에 의해 GDT3에 서지 전압이 인가되어 GDT3가 먼저 동작하고, GDT3가 동작하면, GDT3가 단락회로를 형성하여, 서지 전압은 GDT1 와 MOV1에 인가되며, 이 때 GDT1의 기생 커패시턴스 C_GDT1와 GDT 소자의 기생 커패시턴스 값보다 높은 값을 가지는 MOV1의 기생 커패시턴스 C_MOV1와의 커패시터 분압 비에 의해 GDT1에 서지 전압이 인가되어 GDT1가 동작하고, 이 후 MOV1가 동작함으로써 직렬로 연결된 방호소자들이 GDT3-GDT1-MOV1의 순서로 순차적으로 동작할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 서지가 상기 선-접지간 N1-G에 인가될 때, GDT3가 가지는 기생 커패시턴스 성분 C_GDT3(C1 또는 C2보다 낮은 값)과 C1 또는 C2 간의 커패시터 분압비에 의해 GDT3에 서지 전압이 인가되어 GDT3가 먼저 동작하고, GDT3가 동작하면, GDT3가 단락회로를 형성하여, 서지 전압은 GDT2 와 MOV2에 인가되며, 이 때 GDT2의 기생 커패시턴스 C_GDT2와 GDT 소자의 기생 커패시턴스 값보다 높은 값을 가지는 MOV2의 기생 커패시턴스 C_MOV2와의 커패시터 분압 비에 의해 GDT2에 서지 전압이 인가되어 GDT2가 동작하고, 이 후 MOV2가 동작함으로써 직렬로 연결된 방호소자들이 GDT3-GDT2-MOV2의 순서로 순차적으로 동작할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에서 고주파수의 서지 전압 인가 시, R1-C1, R2-C2, R3-C_GDT3로 병렬 연결된 각 단의 전체 임피던스는 C1, C2, C_GDT3의 임피던스 값이 전체 임피던스 값이 되므로, 서지전압에 대한 분압 비는 저항이 아닌 커패시터에 의해 결정되는 것이다.

또한, 본 발명에서 고주파수의 서지 전압 인가 시 상기 공통모드 인덕터의 임피던스가 커지게 되므로 서지 전압이 공통모드 뒷단으로 가지 않고, 서지 보호소자에 인가되도록 하며, 공통모드 인덕터는 서지 보호소자를 통과한 서지전류를 제한하는 역할을 하는 것이다.

본 발명에서 저주파 통과대역을 가지는 상기 EMI 필터회로는 펄스 전류 보호회로를 통과한 서지 잔류전류의 고주파성분을 제거하여 잔류전류를 낮추는 역할을 하는 것이다.

본 발명의 전원선로 방호장치는, 서지가 상기 선-접지간 L1-G에 인가될 때, GDT1-MOV1에 병렬 연결된 커패시터 C1 와 C_GDT3의 분압 비에 의해 우선적으로 GDT3가 동작하고, 그 후 GDT1, MOV1가 순차적으로 동작하는 구성이다.

또한, 본 발명의 상기 전원선로 방호장치는,서지가 상기 선-접지간 N1-G에 인가될 때, GDT2-MOV2에 병렬 연결된 커패시터 C2와 C_GDT3의 분압 비에 의해 우선적으로 GDT3가 동작하고, 그 후 GDT2,MOV2가 순차적으로 동작하는 구성이다.

본 발명의 전원선로 방호장치는, HEMP의 서지전류에 대해 안전하게 기기를 보호하는 방호장치인 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 HEMP 서지에 대한 전원선로용 방호장치로써 GDT, MOV, Inductor 등을 조합하여 국제규격에 부합하는 잔류전류 특성을 갖도록 동작하며 MOV 소자만으로 방호장치를 구성했을 경우의 잔류전류 및 누설전류의 문제와 GDT 소자만을 사용했을 경우의 속류 문제를 해결하며 방호장치가 연결된 부하기기를 안전하게 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 펄스 전류 보호회로 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 GDT 소자의 속류 설명도이다.
도 3은 본 발명에 따른 직렬 연결된 서지보호소자들의 동작 설명도이다.

도 1은 본 발명에 따른 펄스 전류 보호회로 구성도이다. 도 1에서와 같이 본 발명의 구성은,임펄스 전압이 입력되는 입력단(L1, N1), 상기 입력단에 연결되어 전류를 제한하는 공통 인덕터(CM Inductor), 상기 공통 인덕터의 2차 측에 연결되어 잔류전류를 감소시키는 EMI 필터회로, 상기 EMI 필터회로에 연결되어 있는 출력단(L2, N2),선간 L1-M1에 GDT1-MOV1,C1이 각각 병렬로 연결되고, 선간 M1-N1에 MOV2-GDT2,C2가 각각 병렬로 연결되며, 선간 M1-M2에 GDT3가 직렬로 연결되는 구성을 포함하고, 상기 GDT1-MOV1, MOV2-GDT2, GDT3에, 수백k의 저항(예:500KΩ)R1, R2, R3 를 각각 병렬로 접속하여 이를 이용한 분압회로를 사용하는 구성을 구비하고 있으며, 상기 출력단에 부하가 연결될 수도 있다.

펄스 보호회로(100)는 도 1과 같이 GDT(Gas Discharge Tube, 111~113), MOV(Metal Oxide Varistor,121~122), 공통모드 인덕터(CM inductor,110), EMI 필터회로(200)로 구성된다. 일반적인 낙뢰보호용 전원용 방호장치는 선간(L1-N1) 및 선접지간(L1-G, N1-G)간에 MOV가 병렬 접속된 형태로 구성된다. 이는 서지보호의 효과가 어느 정도 있으나 부하에 유입되는 전류를 HEMP 표준규격(미군사규격 MIL-STD-188-125-1, 2)에서 제시된 값 이하로 낮추기에는 매우 어렵다. 일반적으로 단독으로 전원선로에 MOV를 적용하기 위해서는 MOV의 최대 연속사용전압이 정상상태 전원선로의 전압보다 커야 한다. 즉 220V 전원선로에 적용하는 MOV의 최대연속사용전압은 교류 220V를 초과하여야만 하며 MOV의 제한전압은 최대연속사용전압이 높을수록 제한전압도 상승하므로 제한전압을 낮추는 것에는 한계가 있다. 또한 MOV 동작시 MOV를 관통하여 귀로하는 임펄스 전류 외에 상당한 크기의 잔류전류가 MOV 후단에 연결된 공통모드 인덕터 등을 통해 부하측으로 인가된다. 이와 달리 GDT와 같은 스위치형 보호소자는 임펄스전류를 대부분 귀로시킬 수 있으나 GDT 동작후 완전 소호되기 전에 인가되는 교류전원에 의해 속류가 지속적으로 발생할 우려가 있다.

본 발명의 상기 입력단(L1 또는 N1)에 서지가 입력될 시에, 서지보호소자인 GDT1-MOV1-GDT3 또는 GDT2-MOV2-GDT3가 직렬로 연결됨으로써 상기 입력단과 연결된 선-접지간(L1-G 또는 N1-G)을 통하여 각각 서지를 방류시키며, 상기 GDT1-GDT3 또는 GDT2-GDT3가 서지에 의해 동작하게 될 때 발생되는 속류를 MOV1 또는 MOV2가 차단하는 것이다.

또한, 상기 GDT1-MOV1, MOV2-GDT2, GDT3에, 수백k의 저항(예:500KΩ) R1, R2, R3 를 각각 병렬로 접속하여 이를 이용한 분압회로를 사용함으로써, 누설전류는 거의 없으면서 일시 과전압 발생 시 과전압이 직렬로 연결된 보호소자들에 균등하게 인가되어 과전압이 서지보호소자들의 동작전압 이하가 되게 함으로써 과전압에 의해 서지보호소자가 동작하지 않고, 선-접지간(L1-G, N1-G) 고전압(1kV 이상)을 발생시키는 고고도 전자기 펄스(HEMP)에 의한 서지에 대해서만 동작하도록 구성된 것이다.

본 발명의 도 1과 같이 GDT(111)와 MOV(121)를 직렬 조합하여 사용한다. 이 때 적용되는 MOV는 최대연속사용전압이 수십 V 이하의 낮은 것으로 GDT를 통해 흐를 수 있는 속류를 차단하는 역할을 한다. 도 2는 본 발명에 따른 GDT 소자의 속류 설명도이다. 예로써 도 2와 같이 교류전압의 90도 위상에서 임펄스가 유입되었을 때 GDT만 있는 경우에는 임펄스 소멸 후에도 지속적으로 속류전류가 GDT를 관통하여 흐를 수 있어 보호소자의 소손이 발생할 수 있다. GDT와 직렬로 MOV가 사용된 경우에는 GDT를 통해 흐르던 속류가 교류전압이 0점 부근에 도달하여 MOV의 동작전압 이하가 되면 자동적으로 차단되어 최대 교류전압의 반주기 동안에만 속류가 흐르므로 방호장치에 소손을 초래하지 않는다. 또한 GDT와 연속사용전압이 낮은 MOV가 조합된 경우 제한전압은 최대연속사용전압이 높은 MOV만 사용된 회로에 비해 매우 낮아지며 후단으로 흐르는 전류는 줄어들고 공통모드 인덕터에 의해 제한되며 부하측에는 매우 낮은 수준의 잔류전류만 나타나게 된다.

일반적으로 사용되는 GDT 소자는 동작개시전압에 약 20% 정도의 변동이 존재하므로 전원선로의 전압변동과 고장사고에 의한 일시과전압 등에 의해 동작할 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명에서는 2개의 GDT소자를 직렬로 조합함으로써 일시과전압에 의해 동작하지 않고 임펄스에 의해서만 동작되도록 고안하였다. 도 1과 같이 선(L1)과 접지(G) 사이에는 GDT1(111), MOV1(121), GDT3(113)가 직렬로 연결된 구조로 교류전압에 대해서는 GDT1(111), MOV1(121) 직렬회로와 GDT3(113)에 각각 병렬로 연결된 저항(131,133)에 의해 교류전압이 균등하게 분압된다.

그리고, 서지가 상기 선-접지간 L1-G에 인가될 때, GDT3가 가지는 기생 커패시턴스 성분 C_GDT3(C1 또는 C2보다 낮은 값)과 C1 또는 C2 간의 커패시터 분압비에 의해 GDT3에 서지 전압의 대부분이 인가되어 GDT3가 먼저 동작하고, GDT3가 동작하면, GDT3가 단락회로를 형성하여, 서지 전압은 GDT1 와 MOV1에 인가되며, 이 때 GDT1의 기생 커패시턴스 C_GDT1와 GDT 소자의 기생 커패시턴스 값보다 높은 값을 가지는 MOV1의 기생 커패시턴스 C_MOV1와의 커패시터 분압 비에 의해 GDT1에 서지 전압의 대부분이 인가되어 GDT1가 동작하고, 이 후 MOV1가 동작함으로써 직렬로 연결된 방호소자들이 GDT3-GDT1-MOV1의 순서로 순차적으로 동작하여 서지를 접지로 방류시킬 수 있어 상대적으로 낮은 전압의 서지에 대해서도 동작할 수 있도록 하는 것이다.

좀더 자세히 살펴보면,예로서, GDT1(111)의 사용 가능 전압이 V1 이라면 V1의 2배 이상의 전압까지 사용 가능하다. 그러나 주파수가 빠른(고주파수) 서지에 대해서는 저항보다는 커패시터에 의한 분압이 지배적이다. 도 3은 본 발명에 따른 직렬 연결된 서지보호소자들의 동작 설명도이다. 도 3과 같이 GDT는 동작전의 상태를 등가적으로 수 pF 정도의 커패시터로 표현할 수 있고, MOV는 동작전의 상태를 등가적으로 1-2 nF정도의 커패시터로 표현할 수 있으므로 GDT, MOV, GDT 직렬조합은 커패시터 3개가 직렬로 연결된 구성으로 볼 수 있다. 여기서 GDT1(111), MOV1(121) 직렬회로에 수 nF의 커패시터 C1(141)을 병렬로 접속함으로써 인가되는 임펄스 전압이 커패시터 분압비에 따라 분압되도록 한다. 이때 두 커패시터는 C1(141) >> C_GDT3 조건이므로 대부분의 전압이 GDT3(113)에 인가된다. 따라서 GDT3(113)이 먼저 도통되며 GDT3(113)가 단락되면 GDT1(111)과 MOV1(121)에 모든 전압이 인가되고, 상대적으로 커패시터 값이 적은 GDT1(111)이 먼저 동작하고, 그 후 자동적으로 MOV1(121)이 연속적으로 동작하게 된다. 이와 같은 일련의 동작은 거의 동시에 발생하므로 GDT소자가 1개가 동작하는 것과 동일한 효과가 있다.

또한, 서지가 상기 선-접지간 N1-G에 인가될 때, GDT3가 가지는 기생 커패시턴스 성분 C_GDT3(C1 또는 C2보다 낮은 값)과 C1 또는 C2 간의 커패시터 분압비에 의해 GDT3에 서지 전압의 대부분이 인가되어 GDT3가 먼저 동작하고, GDT3가 동작하면, GDT3가 단락회로를 형성하여, 서지 전압은 GDT2 와 MOV2에 인가되며, 이 때 GDT2의 기생 커패시턴스 C_GDT2와 GDT 소자의 기생 커패시턴스 값보다 높은 값을 가지는 MOV2의 기생 커패시턴스 C_MOV2와의 커패시터 분압 비에 의해 GDT2에 서지 전압의 대부분이 인가되어 GDT2가 동작하고, 이 후 MOV2가 동작함으로써 직렬로 연결된 방호소자들이 GDT3-GDT2-MOV2의 순서로 순차적으로 동작하여 서지를 접지로 방류시킬 수 있어 상대적으로 낮은 전압의 서지에 대해서도 동작할 수 있도록 하는 것이다.

주파수가 빠른(고주파수) 서지 전압 인가 시, R1-C1, R2-C2, R3-C_GDT3로 병렬 연결된 각 단의 전체 임피던스는 주파수가 빠른 서지 전압에 대해 낮은 임피던스를 가지는 C1, C2, C_GDT3의 임피던스 값이 전체 임피던스 값이 되므로, 서지전압에 대한 분압 비는 저항이 아닌 커패시터에 의해 결정되는 것이다.

또한, 주파수가 빠른(고주파수) 서지 전압 인가 시 상기 공통모드 인덕터가 큰 임피던스를 가지므로 대부분의 서지 전압이 공통모드 뒷단으로 가지 않고, 서지 보호소자에 인가되도록 하며, 공통모드 인덕터는 서지 보호소자를 통과한 서지전류를 제한하는 역할을 하는 것이다.

상기 전원선로 방호장치는, 서지가 상기 선-접지간 L1-G에 인가될 때, GDT1-MOV1에 병렬 연결된 커패시터 C1 와 C_GDT3의 분압 비에 의해 우선적으로 GDT3가 동작하고, 그 후 C_GDT1 과 C_MOV1의 분압 비에 의해 이용하여 GDT1, MOV1가 순차적으로 동작하는 구성이다.

또한, 상기 전원선로 방호장치는,서지가 상기 선-접지간 N1-G에 인가될 때, GDT2-MOV2에 병렬 연결된 커패시터 C2와 C_GDT3의 분압 비에 의해 우선적으로 GDT3가 동작하고, 그 후 C_GDT2 과 C_MOV2의 분압 비에 의해 이용하여 GDT2,MOV2가 순차적으로 동작하는 구성이다.

EMI 필터회로(200)는 일반적인 전원용 EMI 필터로 저주파통과특성을 가지고 있어 펄스 전류 보호회로를 통과한 서지 잔류전류의 고주파 성분을 제거하여, 잔류전류의 값을 낮춰주는 역할을 한다.

이상과 같은 방법을 통해 HEMP(단펄스, 중펄스 포함)의 서지전류에 대해 안전하게 기기를 보호하기 위한 방호장치의 구성이 가능하다.

Claims (10)

1. 임펄스 전압이 입력되는 입력단(L1, N1), 상기 입력단에 연결되어 전류를 제한하는 공통 인덕터(CM Inductor), 상기 공통 인덕터의 2차 측에 연결되어 잔류전류를 감소시키는 EMI 필터회로, 상기 EMI 필터회로에 연결되어 있는 출력단(L2, N2),선간 L1-M1에 GDT1-MOV1,C1이 각각 병렬로 연결되고, 선간 M1-N1에 MOV2-GDT2,C2가 각각 병렬로 연결되며, 선간 M1-M2에 GDT3가 직렬로 연결되는 구성을 포함하고,
   상기 입력단(L1 또는 N1)에 서지가 입력될 시에, 서지보호소자인 GDT1-MOV1-GDT3 또는 GDT2-MOV2-GDT3가 직렬로 연결됨으로써 상기 입력단과 연결된 선-접지간(L1-G 또는 N1-G)을 통하여 각각 서지를 방류시키며, 상기 GDT1-GDT3 또는 GDT2-GDT3가 서지에 의해 동작하게 될 때 발생되는 속류를 MOV1 또는 MOV2가 차단하는 것을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 GDT1-MOV1, MOV2-GDT2, GDT3에, 500KΩ 저항 R1, R2, R3 를 각각 병렬로 접속하여 이를 이용한 분압회로를 사용함으로써, 일시 과전압 발생 시 과전압이 직렬로 연결된 보호소자들에 균등하게 인가되어 과전압이 서지보호소자들의 동작전압 이하가 되게 함으로써 과전압에 의해 서지보호소자가 동작하지 않고, 선-접지간(L1-G, N1-G) 고전압(1kV 이상)을 발생시키는 고고도 전자기 펄스(HEMP)에 의한 서지에 대해서만 동작하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   서지가 상기 선-접지간 L1-G에 인가될 때, GDT3가 가지는 기생 커패시턴스 성분 C_GDT3(C1 또는 C2보다 낮은 값)과 C1 또는 C2 간의 커패시터 분압비에 의해 GDT3에 서지 전압이 인가되어 GDT3가 먼저 동작하고, GDT3가 동작하면, GDT3가 단락회로를 형성하여, 서지 전압은 GDT1 와 MOV1에 인가되며, 이 때 GDT1의 기생 커패시턴스 C_GDT1와 GDT 소자의 기생 커패시턴스 값보다 높은 값을 가지는 MOV1의 기생 커패시턴스 C_MOV1와의 커패시터 분압 비에 의해 GDT1에 서지 전압이 인가되어 GDT1가 동작하고, 이 후 MOV1가 동작함으로써 직렬로 연결된 방호소자들이 GDT3-GDT1-MOV1의 순서로 순차적으로 동작할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   서지가 상기 선-접지간 N1-G에 인가될 때, GDT3가 가지는 기생 커패시턴스 성분 C_GDT3(C1 또는 C2보다 낮은 값)과 C1 또는 C2 간의 커패시터 분압비에 의해 GDT3에 서지 전압이 인가되어 GDT3가 먼저 동작하고, GDT3가 동작하면, GDT3가 단락회로를 형성하여, 서지 전압은 GDT2 와 MOV2에 인가되며, 이 때 GDT2의 기생 커패시턴스 C_GDT2와 GDT 소자의 기생 커패시턴스 값보다 높은 값을 가지는 MOV2의 기생 커패시턴스 C_MOV2와의 커패시터 분압 비에 의해 GDT2에 서지 전압이 인가되어 GDT2가 동작하고, 이 후 MOV2가 동작함으로써 직렬로 연결된 방호소자들이 GDT3-GDT2-MOV2의 순서로 순차적으로 동작할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   고주파수의 서지 전압 인가 시, R1-C1, R2-C2, R3-C_GDT3로 병렬 연결된 각 단의 전체 임피던스는 C1, C2, C_GDT3의 임피던스 값이 전체 임피던스 값이 되므로, 서지전압에 대한 분압 비는 저항이 아닌 커패시터에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   고주파수의 서지 전압 인가 시 상기 공통모드 인덕터의 임피던스가 커지게 되므로 서지 전압이 공통모드 뒷단으로 가지 않고, 서지 보호소자에 인가되도록 하며, 공통모드 인덕터는 서지 보호소자를 통과한 서지전류를 제한하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   저주파 통과대역을 가지는 상기 EMI 필터회로는 펄스 전류 보호회로를 통과한 서지 잔류전류의 고주파성분을 제거하여 잔류전류를 낮추는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 전원선로 방호장치는, 서지가 상기 선-접지간 L1-G에 인가될 때, GDT1-MOV1에 병렬 연결된 커패시터 C1 와 C_GDT3의 분압 비에 의해 우선적으로 GDT3가 동작하고, 그 후 GDT1, MOV1가 순차적으로 동작하는 구성을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 전원선로 방호장치는,서지가 상기 선-접지간 N1-G에 인가될 때, GDT2-MOV2에 병렬 연결된 커패시터 C2와 C_GDT3의 분압 비에 의해 우선적으로 GDT3가 동작하고, 그 후 GDT2, MOV2가 순차적으로 동작하는 구성을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원선로 방호장치는, HEMP의 서지전류에 대해 안전하게 기기를 보호하는 방호장치인 것을 특징으로 하는 고고도 전자기 펄스 대책용 전원선로 방호장치.

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