수력 발전용 댐 터빈은 물의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환한 뒤, 이를 다시 전기에너지로 전환하는 방식으로 작동합니다. 물은 높은 위치의 저수지에서 압력 관로를 통해 터빈으로 유입됩니다. 흐르는 물이 터빈 블레이드에 충돌하면서 회전이 발생하고, 이때 생성된 기계적 에너지는 축을 통해 발전기로 전달되어 회전 에너지가 전기에너지로 변환됩니다.
이 과정에서 중요한 역할을 하는 구성 요소가 바로 슬립 링과 탄소 브러시입니다. 이들은 발전기의 회전 부품에서 고정 부품으로 전기를 전달하는 역할을 합니다. 탄소 브러시는 스프링 힘에 의해 회전하는 정류자 또는 슬립 링에 밀착되는 특수한 탄소-흑연 소재의 부품으로, 발전기가 고속으로 회전하는 동안에도 지속적인 전기 접촉을 유지하는 것이 주된 기능입니다.
그러나 탄소 브러시를 사용하는 데에는 몇 가지 기술적 과제와 잠재적인 위험이 따릅니다. 그중 가장 큰 위험 요소는 과열입니다. 탄소 브러시는 지속적인 마찰 접촉으로 인해 마모가 발생하며, 이 과정에서 열이 생성됩니다. 냉각이 충분하지 않거나 운전 전류가 높은 경우, 이 열이 위험한 수준까지 축적되어 브러시와 주변 부품의 온도를 상승시킬 수 있습니다.
과열은 여러 가지 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 첫째, 탄소 브러시와 슬립 링이 손상되어 마모가 증가하고 유지보수 주기가 더 짧아질 수 있습니다. 둘째, 높은 온도로 인해 가연성 입자나 윤활유가 점화될 위험이 있습니다. 이는 많은 전기에너지와 잠재적으로 인화성 물질이 존재하는 발전기 주변에서 특히 심각한 화재 위험을 야기합니다.
