Comparison of Electrical Characteristics of Pancake Coil and Solenoid Coil using HTS Tape

고온초전도선재를 이용한 팬케이크 코일과 솔레노이드 코일의 전기적 특성 비교

최근 높은 임계전류를 지닌 고온초전도선재를 이용한 초전도 전력기기의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 고온초전도선재의 임계전류는 자장에 대한 의존성을 지니고 있으며 이로 인해 고온초전도선재가 코일의 형태로써 초전도 전력기기의 개발에 이용되는 경우, 권선 방식에 따라 다른 전기적 특성을 지니게 된다. 이러한 특성은 초전도선재의 전력기기의 효율에 큰 영향을 미치므로 권선 방식에 따른 코일의 특성을 연구하는 것은 초전도선재를 이용한 전력기기의 효율을 높이는데 있어서 중요한 의미를 갖는다. 본 논문에서는 권선 방식에 따른 코일의 특성을 비교하기 위해 동일한 턴 수와 사용 선재길이를 가진 팬케이크 코일과 솔레노이드 코일을 설계, 제작하고 두 코일의 임계전류를 측정하였다. 또한 인가전류에 대한 두 코일의 전압, 저항특성과 교류손실 특성을 측정하고 비교하였다. 측정결과, 두 코일의 임계전류는 솔레노이드 코일이 109A로 팬케이크 코일에 비해 약 $36\%$ 더 높았다. 코일에 가해준 인가전류가 증가함에 따라 코일에서 발생하는 전압 중 손실에 관련된 저항성 성분의 전압이 변화하고 있음을 확인하였다. 또한 교류손실은 인가 전류의 피크값이 팬케이크 코일의 임계전류 이하인 구간에서 팬케이크 코일이 솔레노이드 코일의 교류손실보다 9배 크며, 팬케이크와 솔레노이드의 임계전류 사이에서는 8.3배 컸다.