권선형태에 따른 초전도 마그네트 시스템 특성 및 고자장 적용 기술에 관한 연구

A Study on the Characteristics of HTS Magnet System with Respect to Winding Method and the Applicable Technology for High Field Magnet

세계가 점차적으로 "전화(電化)"됨에 따라 전기 에너지의 효과적인 분배와 사용이 급격히 중요하게 되었다. 일반 도체를 통한 전류의 흐름은 도체의 저항에 의해 줄열을 발생시켜 전기 에너지의 손실을 일으키고 결국은 에너지와 경제적 자원의 낭비를 초래하게 된다. 초전도체의 저항은 직류 전류에서는 0, 교류 전류에서는 거의 0이기 때문에 초전도체를 이용하면 전력 소자 및 기기의 부피와 무게를 현저히 줄일 수 있는 반면에 모든 전기 시스템의 효율을 향상시킬 수 있고, 에너지 사용의 절감에 따라 환경 문제에 도움을 줄 수 있다. 사고 전류 제한기의 설계에 있어서, 권선형태에 따른 솔레노이드 마그네트와 팬케이크 마그네트를 설계, 제작하여 자장 특성 및 한류 특성을 비교 하였다. 2세대 고온 초전도 선재로 불리는 YBCO 박막형 초전도 선재를 이용하여 동작 전류 증대를 위한 다병렬 솔레노이드 마그네트와 다병렬 팬케이크 마그네트를 제작하였다. 이를 이용하여 440 V/ 630 A급 초전도 사고 전류 제한기와 2 kA 급 대전류 통전 사고 전류 제한 모듈을 설계, 제작하여 단락 특성 시험을 수행하였다. 한편, 자장 응용 기기에 적용 가능한 더블 팬케이크 마그네트를 제 2 세대 초전도선재를 이용하여 설계, 시작하였다. 2세대 선재는 1세대 선재에 비하여 20 T 이상의 외부 자장에 대한 특성이 우수하여 고자장 마그네트 시스템에 더욱 적합하다. 이에 초전도 마그네트 보호를 위한 상전도 영역 전파 실험을 수행하여 CC 선재의 안정도를 측정하였다. 또한 영구전류모드 운전과 플럭스 펌프를 통한 전류 충전에 대한 연구도 병행하였다.