《과학연구사업을 더욱 강화하여 세포공학과 유전자공학, 초고압물리학, 극저온물리학을 발전시키며 레이자와 플라즈마기술, 원자에네르기와 태양에네르기를 개발하여 인민경제에 받아들이는데서 나서는 과학기술적문제를 적극 풀어나가야 하겠습니다.》 (
고전압, 대전류부문에서 소호문제는 새로운 형식의 회로의 고속차단과 개페과정의 안전성, 화재사고 및 인명피해방지와 관련하여 오래전부터 세계의 수많은 과학자, 기술자들의 커다란 관심속에 보다 효과적인 소호방법과 기술을 개발하기 위한 연구사업들이 진행되여왔으며 이 부문에서 큰 전진이 이룩되였다.
그러나 소호문제를 완전히 해결하자면 아직도 많은 문제들을 해명하여야 하며 그때문에 완전하다고 볼수 있는 소호방법과 기술도 확립되지 못하였다.
일반적으로 호광방전에서 음극반점의 크기와 개수, 양광주수직자름면의 크기는 방전전류의 세기에 의하여 결정된다. 전류세기가 커지면 양광주수직자름면적이 변하며 음극반점의 경우에도 전류가 커짐에 따라 반점면적이 커지거나 개수가 늘어난다. 이때 기둥자름면이 변하거나 음극반점의 확장 및 개수가 증가할 때에는 일정한 과도시간이 걸리게 되는데 이것을 호광방전의 특성완화시간이라고 한다.
실례로 음극반점의 분할시간은 전류장성속도에 따라 수십μs에 달한다.
공기속에서의 대기압공기호광방전양광주는 양전하밀도와 음전하밀도가 거의 같고(준중성) 전자와 이온의 온도가 같은 평형플라즈마이다. 이 호광방전양광주를 유지하는 량단전극에 호광방전특성완화시간안에 어떤 한계크기이상의 충격전압을 가하여주면 양광주플라즈마에서는 상태완화가 실현되지 못하여 플라즈마의 준중성이 파괴되고 그로 인한 불안정성이 발생하며 그것이 증대되여 소호를 일으킬수 있다.
이와 같은 물리적해석에 따르면 충격전압발생원천으로서 충전된 축전기를 리용하는 경우 충격전압전송회로의 저항과 함께 결정되는 축전기의 방전시상수가 호광방전의 특성완화시간보다 작다면 방전플라즈마속에서 불안정성이 발생하고 불안정성이 한계이상으로 장성할 때 방전꺼짐현상이 나타나게 된다.
우리는 먼저 축전기용량과 충격전압전송회로저항을 각이하게 변화시키면서 충격전압에 의한 방전꺼짐현상을 실험적으로 연구하였다.
실험에서는 축전기의 충전전압을 증가시키는데 따라 처음에는 방전구역에서 충격파발생을 증명하는 충격소음이 들리기 시작하고 점차 소리가 세지며 일정한 한계이상의 충전전압에서는 소호현상이 나타난다는것이 확인되였다.
실험결과들은 회로저항이 클수록 호광방전꺼짐현상을 일으키는 한계충전전압이 급격히 증가하며 회로저항이 클수록 축전기용량이 작거나 또 축전기용량이 클수록 회로저항이 작아야 소호현상이 일어난다는것,다시말하여 축전기의 방전시상수가 어떤 한계보다 작을 때에만 충격전압에 의한 소호현상이 나타난다는것을 보여주었다.
이때의 소호현상은 호광방전의 구조적특성과 방전양광주의 준중성특성으로부터 다음과 같이 설명할수 있다.
직류호광방전이 일어나는 두 극판사이에 높은 충격전압이 가해지는 순간 호광방전양극부와 그것과 린접한 양광주경계구역에서는 전자들이 양극에 순간적으로 빨려 들어가고 여기에는 관성이 큰 양이온들이 남아있게 된다. 이 순간에 맞은편 음극근방에서는 급격히 강해지는 음전하배척힘에 의하여 전자들이 양광주쪽으로 밀려들게 된다. 결과 호광방전양광주의 두 전극경계구역에는 반대부호로 대전된 전기2중층이 형성된다. 전기2중층의 형성은 플라즈마에서의 데바이차페현상과 관련되며 충격전압에 의한 전기마당이 플라즈마속에서 데바이거리정도밖에 미치지 못하기때문이다.
이렇게 형성된 전기2중층은 층을 이루는 립자들사이의 전하배척에 의하여 비록 짧은 시간동안밖에 존재하지 못하지만 그 존재시간동안에 호광방전의 양극부와 음극부에서의 호광방전전류흐름을 차단하는 전기마당차페층으로 동작하게 되여 결국 전기2중층에 의한 소호현상이 나타나게 된다.
소호과정에 발생하는 충격파발생은 빠른 전자무리발생으로 인한 전류의 급격한 증가때문이라고 말할수 있다.
우리는 일정한 크기의 반경을 가진 호광방전양광주에서 밀도와 온도가 균일하고 플라즈마의 전기적준중성이 보장된다고 간주하면서 1차원근사에서 소호현상이 나타날 때의 전기2중층을 호광쌍극자로 가정하고 그에 따르는 전기마당과 포텐샬분포에 대한 해석식을 결정하였다.
우리는 얻어진 호광쌍극자의 전기마당과 포텐샬에 대한 해석식에 기초하여 호광쌍극자의 에네르기를 계산하였으며 에네르기보존법칙에 따라 호광쌍극자의 에네르기를 소호에네르기로 평가하였다.
호광방전에 가해지는 충격전압이 충전된 축전기를 통하여 보장되며 이 축전기의 에네르기가 호광쌍극자형성에 돌려진다는것을 고려하여 흑연전극과 철, 동전극들에서의 대기압호광방전에서의 축전기용량에 따르는 한계충전전압의 변화곡선을 그리고 실험자료와 비교하는 방법으로 리론적계산의 정확성과 호광쌍극자모형에 기초한 리론적해석의 합리성을 검증하였다.
이처럼 우리는 충격전압에 의한 소호현상에 대한 실험적 및 리론적연구를 통하여 직류호광방전이 진행되는 두 량단전극에 어떤 한계크기이상의 충격전압을 가하는 경우 이 충격전압은 호광방전간극사이에서 호광쌍극자를 형성하면서 소호를 일으키며 호광쌍극자에 의한 소호에네르기는 극간거리가 커짐에 따라 거의 선형적으로 증가한다는 결과를 얻을수 있었다.
우리가 지금까지 마련한 충격전압에 의한 소호특성과 관련한 연구결과들은 대전류, 고전압공학부문에서 소호문제를 보다 새롭고 원만하게 해결하기 위한 중요한 기초자료로 되고있으며 앞으로 우리는 이에 대한 연구를 더욱 힘있게 벌려 과학리론적으로 완벽하고 기술적으로도 완전무결한 소호방법을 개발하는데 적극 기여할것이다.
