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차아염소산나트륨 발생장치용 고효율 모듈러 대전류 전원장치 시작품 제작 시방서
2026. 08.
한국전기연구원
전기추진시스템연구센터
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구매시방서
I. 적용 범위
본 구매시방서는 전기추진시스템연구센터에서 수행하는 “차아염소산나트륨 발생장치용 고효율 모듈러 대전류 전원장치 기술 고도화” 과제에서 차아염소산나트륨(차염) 발생장치 구동용 33kW급 단위 모듈 시작품 제작 시방에 대한 설명이다.
II. 일반 사항
1. 제작 조건
본 과제에서 개발하고자 하는 고효율 모듈러 대전류 전원장치는 차아염소산나트륨 발생장치(전해조)에 대전류 직류 전원을 공급하는 장치로, 3상 AC 입력을 정류하는 AC/DC 컨버터 유닛과 대전류 직류 출력을 생성하는 DC/DC 컨버터 유닛이 결합된 33kW급 단위 모듈을 기본 단위로 한다. 완성된 단위 모듈은 병렬 확장 구조로 운용되며, 본 구매에서는 병렬 운전 검증을 위한 시작품 단위 모듈 2세트를 제작한다. 본 시작품은 지정된 성능 및 품질 요건을 엄격히 충족해야 하며, 시스템의 열적 안정성, 전기적 안정성 및 장기적 신뢰성을 확보할 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다. 이에 따라 아래와 같은 조건을 반드시 준수하여야 한다.
1.1 설치 장소
1) 설치 장소 : 실내
2) 주위 온도 : 최고 45℃, 최저 0℃ (보관온도 : 최고 55℃, 최저 –15℃)
3) 상대 습도 : 95% 이하
4) 환경 조건 : 직사광선, 분진, 습기 및 부식성 물질로부터 보호된 환경으로 적절한 환기 시스템이 갖추어진 장소
1.2 제작 기준
1) 전원장치의 각 유닛은 당 연구원의 회로 및 구성 설계 지침에 맞춰 제작되어야 하며 정격 부하 조건에서 시스템의 냉각 성능을 보장하도록 제작되어야 한다.
2) 장치의 절연 내력은 산업용 저압 기기 기준을 만족하여야 한다.
3) 시스템 구성품 간의 기계적, 전기적 호환성을 확보해야 하며, 구성 요소 간 상호 부조화로 인한 문제점 발생 시에는 공급자가 해결하여야 한다.
1.3 도면 승인
계약자는 당 연구원의 차아염소산나트륨 발생장치용 고효율 모듈러 대전류 전원장치 시작품 제작에 필요한 도면 및 서류를 제출하여 도면승인을 받아야 한다. 계약일로부터 10일 이내에 외자재, 내자재 등의 제작도면, 주요 구성품의 회로, 기술자료, 특기사항 및 사양을 제출하여 발주처의 승인을 득해야 한다.
1.4 자재 사용
주요 자재는 KS 표시품을 사용하는 것을 원칙으로 하며, KS 표시품이 없을 경우에는 국내 시판용 중 최상급을 사용하여야 한다.
2. 납품 및 설치
1) 납품기간은 계약일로부터 45일 이내로 한다.
2) 외함 및 기구 제작 도면은 계약일로부터 30일 이내에 중간 설계 검토를 실시하고, 승인된 설계를 기준으로 제작을 진행한다.
3) 제작 공정표를 제출하고 감독원의 사전 및 납품 검수를 득하여야 한다.
4) 납품완료 시까지 제품에 대한 책임은 공급자가 부담한다.
5) 설치 시에는 공급자가 기술자를 현장에 파견, 설치에 대한 기술지도를 제공해야 하며 시험 운용 시에 입회하여 이상 유, 무를 확인하여야 한다.
6) 제출 자료
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순번
자 료 명
제출 시기
1
제작 시방 및 기구도면, 제작공정표
계약 후 10일 이내
2
외함 및 기구 제작 도면 (승인용)
계약 후 30일 이내
3
취급 설명서 및 최종 완성 제작도면
납품시
3. 하자 보증
1) 하자보증기간은 납품한 날로부터 1년으로 한다.
2) 하자보증기간 내에 하자가 발생한 경우에는 무상으로 수리 또는 교체하여야 하며, 수리 또는 교체한 부분의 하자 보증기간은 수리 또는 교체한 날로부터 1년으로 한다.
3) 하자보증기간 이후에 하자가 발생한 경우에는 공급자의 규정에 따라 유상수리 또는 교체하고, 수리 또는 교체한 부분의 하자 보증기간은 수리 또는 교체한 날로부터 1년으로 한다.
4. 성능 평가
1) 본 장치의 성능평가를 위한 검사는 현장 평가를 원칙으로 한다.
2) 성능평가 검사항목은 표 1과 같이 실시한다.
3) 성능평가 검사를 위해서 공급자 측에서는 성능평가에 필요한 제반 설비를 모두 제공하여야 한다.
4) 성능 평가를 위해 필요한 비용은 공급자 측에서 제공한다.
5) 성능평가에 필요한 모든 계측기기는 유효기간이 경과하지 않은 검/교정 장비를 사용한다.
표 1. 성능평가 검사 항목, 판정기준 및 검사방법
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검사 항목
판정기준
검사방법
1
외관, 구조검사
·AC/DC 컨버터 단위모듈 구조
·DC/DC 컨버터 단위모듈 구조
·방열판, 냉각팬, 부스바, 단자 구조
·외함 및 랙 실장 구조
·스위칭 소자 배치 및 Gate Driver 구조
·제어기 실장 및 주변기기 연결 구조
설계 도면을 근거로 구조 확인 검사
2
MCCB 구동 및 주변기기
·MCCB 구동, LED, Fuse 등 기타 주변기기 동작 GPIO 확인
오실로스코프를 이용하여 신호 왜곡 및 지연 확인
3
센싱 회로
·전압 및 전류 센싱 회로 ADC 확인
설계 도면을 근거로 정격 전압 및 전류 인가 후 정확도 1%이하 계측 시험
4
PWM 게이트 구동
·MCU 제어보드의 PWM 신호와 Gate Driver의 출력 신호를 연계한 상태 신호 확인
오실로스코프를 이용하여 신호 왜곡 및 지연 확인
5
지원 통신 확인
·SPI, CAN, SCI 통신 확인
통신 검증 프로그램을 이용하여 통신 확인
6
보호 동작
확인 시험
모든 보호 항목의 보호 동작이 정해진 레벨에서 이루어지는지 확인
아날로그 및 디지털 신호에 의한 보호 동작 확인
5. 제공 범위
1) 납품 업체 공급 및 제작 범위
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순번
항 목
세 부 내 역
1
AC/DC 컨버터
AC/DC 컨버터 하드웨어 : 2EA
입출력 단자, 상태표시등, EMG SW 등 전장 구성 : 2EA
Controller Board : 2EA
파워스텍 외함 : 2EA
장치 조립 후 성능 검증용 기본 동작 테스트
(MCCB 및 FAN, ADC, PWM, 통신 등)
2
DC/DC 컨버터
DC/DC 컨버터 하드웨어 : 2EA
입출력 단자, 상태표시등, EMG SW 등 전장 구성 : 2EA
Controller Board : 2EA
파워스텍 외함 : 2EA
장치 조립 후 성능 검증용 기본 동작 테스트
(FAN, ADC, PWM, 통신 등)
3
문서 및 시험
외함 및 기구 제작 도면
Gate Driver 및 Controller PCB 배치 및 Artwork 자료
부품 자재 리스트 및 사양서
성능평가 시험 성적서
취급 설명서
※ 제작에 필요한 주요 부품은 계약자가 모두 공급한다.
2) KERI는 계약자가 설계에 필요한 시스템 구성도, 토폴로지 및 설계 자료, 제어기 도면과 주요 부품 리스트를 제공한다.
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순번
항목
세부 내역
1
전체 시스템 구성도
상세 설계 사양, 주요 부품 내역
2
AC/DC 컨버터 세부 토폴로지 및 Power Stage 구성도
상세 설계 사양, 주요 부품 내역
3
DC/DC 컨버터 세부 토폴로지 및 Power Stage 구성도
상세 설계 사양, 주요 부품 내역
4
입출력 전력회로 및 전장 구성도
상세 설계 사양, 주요 부품 내역
5
제어기 구성도
상세 설계 사양, 주요 부품 내역
6
MCU 테스트 프로그램
시스템 테스트용 MCU 프로그램
6. 기타 사항
1) 본 시방서에 해석상의 이견이 있을 경우에는 당원의 해석에 따른다.
2) 본 시방서에 명시되지 않은 사항들은 당원의 관련규정과 상호간의 협의에 따라 결정한다.
3) 본 입찰에 응시하는 업체는 담당자의 충분한 설명과 내용을 숙지하고 입찰에 참여 하여야 하며 충분한 숙지가 되지 않은 상태에서 발생하는 모든 책임은 낙찰자에게 있다.
4) 계약자는 설치 전에 기술 시방서를 연구원에 제출하여 사용부서의 승인을 득한 후 제작 및 설치를 하여야 한다. 이에 대한 세부 사항을 기술 시방서에 명시하여야 한다.
5) 주요설비 및 부품은 국산 및 성능이 입증된 동동 이상의 제품을 공급하여야 한다.
6) 시스템 설치 및 시운전 등 연구원 내에서의 작업시 안전관련 법규를 준수하여야 하고, 안전관리 및 재해방지에 만전을 기해야하며, 작업 중 발생하는 화재, 도난, 유실, 손상 및 안전사고에 대한 모든 책임을 진다.
7) 기타 본 시방서에 언급되지 않은 사항은 사전에 당 연구원과 협의 후 결정 하여야 한다.
III. 시스템 상세 사양
1. 일반 사양
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항목
사양
비고
주위 온도
-0℃ ~ +45℃
정격운전 가능
습도
25%RH ~ 95%RH
-
설치 장소
옥내
33kW급 모듈러
대전류 전원장치
AC/DC
컨버터
·입력 전압 : 3상 AC 220V
·출력 DC-link 전압 : DC 380V
·정격 용량 : 33kW
(단위 모듈당)
·3-phase 2-level
AC/DC Converter
·수량 : 2EA
DC/DC
컨버터
·입력 DC-link 전압 : DC 380V
·최대 출력 전압 : DC 130V
·최대 출력 전류 : DC 250A
·정격 용량 : 33kW
(단위 모듈당)
·3-phase Interleaved
DC/DC Buck Converter
·수량 : 2EA
보호 기능
·입력 AC단 OVP, UVP, OCP
·DC-link단 OVP, UVP
·출력 DC단 OVP, UVP, OCP
·스위칭 소자 OTP, GFP
·OVP : 과전압 보호
·UVP : 저전압 보호
·OCP : 과전류 보호
·OTP : 과온도 보호
·GFP : 소자 단락 보호
입/출력
전원회로
·저항을 사용한 초기충전회로 적용
·전자접촉기를 사용하여 ON/OFF
통신
Interface 기능
·CAN
·SCI(RS-485)
냉각방식
강제 공냉식
·FAN 속도 조절
2. 사양 설명 및 도면
2.1 AC/DC 컨버터 기준 사양
1) AC/DC 컨버터 단위모듈은 3상 2-level 컨버터로 구성하며, 입력은 3상 AC 220V이며, 입력 필터 인덕터와 연결한다.
2) AC/DC 컨버터의 입력 LC 필터는 과전류·과전압 등 전기적 스트레스를 충분히 견딜 수 있도록 설계한다.
3) AC/DC 컨버터의 입력단에는 초기 충전 회로를 적용하여 돌입 전류가 발생하지 않도록 저항과 전자접촉기를 이용하여 설계한다.
4) 초기 충전 회로에 사용되는 MCCB의 접정 상태 및 Fuse 상태를 확인할 수 있도록 설계한다.
5) 전력회로는 KERI 제공 회로도 및 부품 사양에 따라 제작하며, 누설 인덕턴스와 배선 임피던스를 최소화하는 부스바 설계가 이루어져야 한다.
6) 스위치 소자의 최단거리 양단에 정격에 만족하는 스너버용 커패시터를 설치하여야 한다.
7) 게이트 파형 및 주요 노드의 측정이 용이하도록 설계되어야 한다.
8) 유닛의 온도상승이 허용치를 초과하지 않도록 강제 공랭(냉각팬) 구조로 하며, FAN 속도 조절이 가능하도록 설계하여야 한다.
9) 각 단자대 및 전력장치 구성품 연결 시 정격 내압 및 정격 전류를 충분히 고려한 부스바 및 적절한 선 굵기를 선정한다.
10) 모든 구성품들은 유지보수·점검이 용이한 구조로 제작되어야 한다.
11) AC/DC 컨버터의 상세 치수는 도면 및 시방에 따르되 계약상대자가 승인용 자료 작성 시 제안하여 감독원의 승인을 받아야 한다.
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그림 1. AC/DC 컨버터 구성도
2.2 DC/DC 컨버터 기준 사양
1) DC/DC 컨버터 단위모듈은 3상 Interleaved Buck 컨버터로 구성하며, 정격 33kW, 출력 DC 130V / 250A를 만족하여야 한다.
2) 입력은 DC-link 380V (AC/DC 컨버터 유닛 출력)로 한다.
3) 전력회로는 KERI 제공 회로도 및 부품 사양에 따라 제작하며, 누설 인덕턴스와 배선 임피던스를 최소화하는 부스바 설계가 이루어져야 한다.
4) 대전류 출력부(250A급)는 발열 및 접촉 저항을 고려한 부스바로 구성하며, 병렬 결선이 용이한 외부 단자대와 연결되어야 한다.
5) 스위치 소자의 최단거리 양단에 정격에 만족하는 스너버용 커패시터를 설치하여야 한다.
6) 게이트 파형 및 주요 노드의 측정이 용이하도록 설계되어야 한다.
7) 유닛의 온도상승이 허용치를 초과하지 않도록 강제 공랭(냉각팬) 구조로 하며, FAN 속도 조절이 가능하도록 설계하여야 한다.
8) 모든 구성품들은 유지보수·점검이 용이한 구조로 제작되어야 한다.
9) DC/DC 컨버터의 상세 치수는 도면 및 시방에 따르되 계약상대자가 승인용 자료 작성 시 제안하여 감독원의 승인을 받아야 한다.
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그림 2. DC/DC 컨버터 구성도
2.3 Controller 제작 사양
1) AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터에 적용할 제어기는 동일한 제어기로 구성된다.
2) 24V 직류 전원을 입력받아, 5V, ±15V 직류 전원을 공급하도록 구성된다.
3) EMI, EMC 등 노이즈 저감을 고려하여 PCB를 설계한다.
4) 전류/전압/온도 센싱 회로는 KERI 제공 회로도에 따라 제작 및 장착한다.
5) PWM, 센싱, 통신 배선은 노이즈에 강인하도록 차폐 및 분리 배선하며 모든 케이블 종단에는 식별 가능한 네임 태그를 부착한다.
6) CAN 통신 커넥터는 케이스 밖으로 나오도록 설계한다.
7) 시리얼 통신(Modbus RTU)은 케이스 밖으로 나오도록 설계한다.
8) Artwork 설계는 반드시 KERI에서 제공하는 회로도를 기반으로 하며, 주요 패턴 설계 시 KERI와 반드시 협의한다.
9) Artwork 파일에는 모든 부품 정보(크기, 형태 등)를 포함하여 관리한다.
10) 부품 배치 및 Layer 변경 등 주요 수정사항은 연구원 담당자와 사전 협의를 거친다.
11) 패턴의 두께는 사용되는 IC의 성능에 맞추어 선정한다.
12) 주요 설비 및 부품은 국산 또는 성능이 검증된 동등 이상의 제품을 사용한다.
13) 모든 부품은 유지보수가 용이하도록 배치 및 제작한다.
14) 주요 신호선은 노이즈가 발생하지 않도록 충분히 고려하여 설계한다.
15) 최초 설계 완료 후 이상 유무에 대해 연구원 담당자와 협의하여 검토 및 확정한다.
2.4 외함 및 기구 제작 사양
1) 각 유닛의 외함은 랙 실장형 구조로 설계한다.
2) AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터 전면에는 상태 표시등과 비상정지(EMG STOP) 스위치를 구비한다.
3) AC/DC 컨버터와 DC/DC 컨버터 단위모듈에는 통신(Modbus RTU) 포트, CAN 통신 포트, Download 포트, ID 설정 포트를 구비한다.
4) AC/DC 컨버터 단위모듈의 3상 AC 입력, 출력 DC-link 단자를 구성한다.
5) DC/DC 컨버터 단위모듈의 입력 DC-link, 출력 DC 단자를 구성한다.
6) 흡입구 → 히트싱크/리액터 → 냉각팬 → 토출구의 공기 흐름이 확보되도록 기구를 설계한다.
7) 방열이 요구되는 소자 및 부품은 가능한 한 냉각 공기의 흐름 경로에 가깝게 배치한다.
8) 단위모듈은 슬라이드 인출 또는 전면 탈부착이 가능하여 유지보수가 용이한 구조로 한다.
9) 외함은 압연 강판을 사용하고 부식 방지를 위해 도장하는 것을 기준으로 한다.
10) 배선은 전력선로와 신호선로를 분리하여 설치할 수 있도록 하여야 한다.
11) 노출 단자부는 접촉 방지 구조로 하고 접지 단자를 구비한다.
12) 유닛 중량 및 취급을 고려한 손잡이 또는 인양 구조를 반영한다.
13) 주요설비 및 부품은 국산 및 성능이 입증된 동동 이상의 제품을 공급하여야 한다.
14) 외함/기구의 상세 치수는 도면 및 시방에 따르되 계약상대자가 승인용 자료 작성 시 제안하여 감독원의 승인을 받아야 한다.
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漠杳
< AC/DC 컨버터 >
< DC/DC 컨버터 >
그림 3. 단위모듈 외함 기구물 설계 예시