• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.279-290
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• 2022

초전도 한류기는 초전도 전이를 이용하여 전류를 제어하는 전력기기로, 수 msec 이내에 고장전류를 정상전류로 변환하여 전력계통의 유연성, 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있는 기기이다. 고온초전도 선재는 상전이 속도가 빠르고 임계전류밀도가 높으며 교류손실이 적어 초전도 한류기에 적합한 소재이지만 최적화 연구가 부족함에 따라 고온초전도 선재 특성에 의존하는 기존 방식은 한류소자의 설계, 투입 선재의 양 등에 있어 비효율적이다. 따라서 초전도 한류기에 적합한 선재를 개발하기 위해 임계전류 균일도 향상, 최적의 안정화재 재료 선정 및 균일 적층 기술 개발 연구가 수행되었다. 본 연구를 통하여 개발된 고온 초전도 선재는 710m 길이에서 평균 804 A/12mm-w의 임계전류를 가지는 선재제조 기술을 확보함에 따라 효율성 향상, 비용 절감 및 크기 축소로 경제적 성과를 확보할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권9호
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• pp.789-799
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• 2012

본 연구에서는 전기 항공기에 사용하기 적합한 높은 출력밀도를 발생시키는 고온초전도 모터를 설계하고 이를 항공기에 적용하는 것이 가능한지를 확인하는 연구를 수행하였다. 설계된 모터는 이트륨 바륨 구리 산화물 판, 비스무트-2223 산화물로 이루어진 초전도 코일을 사용하고, 철심을 사용하지 않는 공기 냉각 전기저항성 전기자를 사용하였다. 고온 초전도 판과 코일 쌍을 회전축 방향으로 증가시켜, 180 마력, 2700 분당회전수의 출력을 발생시키는 세스나급 항공기에 사용하는 O-360엔진과 18000 마력, 5000 분당회전수의 B-737급 항공기에 사용하는 CFM56엔진을 대체할 수 있는 동일 출력을 발생시키도록 설계하였다. 또한 기존 엔진의 출력밀도와 고온초전도 모터의 출력밀도를 비교하여 고온초전도 모터의 항공기 적용가능성을 평가하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.194-194
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• 2010

고온초전도체를 이용한 한류기에서 초전도 선재는 한류기 전체 특성에 많은 영향을 미친다. 따라서 초전도 개발에 있어서 초전도 선재의 성능향상을 위한 연구가 많은 비중을 차지하고 있다. 본 논문에서는 AMSC 344 Conductor 선재를 이용한 전류의 균등분류를 위한 병렬연결 방안에 대해 연구 하였으며 그 결과를 나타 내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.146-147
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• 2007

초전도체는 일반도체와 달리 직류 전류 인가 시에 저항이 발생하지 않지만 교류 전류 인가 시에는 히스테리시스에 의한 교류 손실이 발생한다. 이러한 초전도 선재를 이용하여 제작한 초전도 변압기에서 발생하는 교류손실은 변압기의 효율 감소 및 온도 상승으로 인해 초전도 변압기의 안정성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 본 논문에서는 외철형의 구조를 갖는 154 kV급 5 MVA 고온 초전도 변압기를 YBCOCC 선재를 사용하여 설계하였다. 또한 2차원 수치해석을 통해 YBCOCC 선재의 자화 손실을 계산하고, 이를 154 kV급 5 MVA 고온 초전도변압기의 권선부에서 발생하는 수직 방향의 자장에 적용하여 변압기의 교류손실을 계산하고 그 결과를 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.806-807
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• 2008

2세대 고온초전도 선재는 전기적, 기계적 특성이 1세대 고온초전도 선재보다 더 우수하지만, 1세대 고온초전도 선재보다 더 높은 교류손실 밀도를 발생시킨다는 단점이 있다. 본 논문에서는 2세대 초전도 선재인 박막형 YBCO CC(Coated Conductor)에서 발생하는 교류 손실을 감소하기 위한 방법으로 선재의 초전도층을 분할하여 단면의 종횡비를 줄이는 방법을 제안하였으며, 실제로 제작 및 특성 측정을 통해 제안된 방법의 타당성을 보였다. 박막형 선재의 초전도층을 분할하기 위해 포토마스킹을 이용한 에칭 방법을 이용하였다. 샘플의 제작을 위해 안정화층이 없는 폭 12mm 의 YBCO CC를 사용하여 샘플의 길이는 15cm로 하고 선재의 분할수를 다르게 하여 각 샘플에 대한 자화 손실과 각 소선의 임계전류를 측정한 후 선재의 전기적 특성 변화를 알아보았다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제16권11호
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• pp.3-10
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• 2003

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제16권11호
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• pp.11-17
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• 2003

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.93.1-93.1
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• 2012

세라믹 고온초전도체는 에너지 저장장치의 핵심소재로 사용된다. 초전도 플라이휠 에너지 저장장치(Superconductor flywheel energy storage system)는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하여 저장하는 친환경, 고효율 에너지 저장장치이다. 에너지를 최소화하는데 사용되는 초전도 베어링은 고온초전도체와 영구자석으로 구성된다. 베어링에는 희토류계 초전도 물질(RE-Ba-Cu-O, RE:Rare-earth elements)가 사용된다. 베어링의 효율은 영구자석의 자력크기, 초전도체의 자기부상력과 포획자력에 비례한다. 에너지 저장효율을 높이려면 고온 초전도체의 임계전류밀도(초전도체 내부에 흘릴 수 있는 전기량)를 높이고, 초전도 결정립의 크기를 키워야 한다. 결정크기를 키우는 공정으로 종자결정성장법(Seed growth process)이 사용된다. 초전도체 제조공정은 분말의 성형, incongruent melting을 포함하는 부분 용융, 액상에서의 입성장, 포정반응을 통한 초전도 결정의 성장과정을 포함한다. 본 발표에서는 초전도 에너지 저장장치의 기본 원리, 초전도 베어링의 구성, 베어링용 초전도체의 제조방법과 특성(자기부상력과 포획자력) 평가기술, 차세대 에너지 저장장치로서의 초전도 플라이휠 에너지 저장장치의 전망에 대해 요약하였다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.33-40
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• 2019

많은 풍력회사들은 큰 용량, 작은 크기 및 가벼운 무게의 풍력 발전기를 개발하기 위해 노력해 왔다. 고온초전도 풍력발전기는 기존의 풍력 발전기에 비해 부피와 중량을 줄일 수 있기 때문에 풍력 발전시스템에 더 적합하다. 그러나 고온초전도 발전기는 큰 진공 용기 및 계자 코일의 유지 보수가 어려운 문제를 가지고 있다. 이러한 문제는 고온초전도 계자 코일의 모듈화를 통해 해소될 수 있다. 그런데 고온초전도 모듈 코일에는 직류 전류를 전달하기 위한 전류 리드가 필요하며, 이는 큰 열전달 부하를 발생시킨다. 따라서 전류 리드는 전도 및 Joule 열 부하를 줄이기 위해 최적으로 설계되어야 한다. 본 논문에서는 750 kW급 고온초전도 발전기에 대한 모듈 코일의 구조 설계 및 열 해석을 다루었다. 모듈 코일의 전도 및 복사열 해석은 3D 유한요소법 프로그램을 사용하여 분석하였으며, 그 결과 총 열부하는 극저온 냉각장치의 냉각 용량보다 작았다. 본 논문에서 제시한 설계 및 해석결과는 풍력 발전시스템의 초전도 발전기 개발에 효과적으로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.25-30
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• 2020

3상 다층 고온 초전도 동축 케이블은 초전도 선재 사용량의 감소 및 케이블의 소형화와 같은 이점 때문에 활발히 연구되고 있다. 3상 다층 고온 초전도 동축 케이블의 전기적 특성은 기존 초전도 케이블과 차이를 가지므로 실제 시스템에 적용하기 위해 충분한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 PSCAD/EMTDC 기반 시뮬레이션을 통하여 22.9 kV, 60 MVA급 3상 다층 고온 초전도 동축 케이블을 모델링하고 과도 특성을 분석하였다. 결과적으로 3상 다층 고온 초전도 동축 케이블에서 고장전류가 발생하면 대부분의 고장전류가 구리 포머층을 통해 우회한다. 이때, 케이블 전체 온도는 약 5 K 증가하였다. 본 논문을 통해 3상 다층 고온 초전도 동축 케이블의 과도 상태에 대한 신뢰성을 확인할 수 있으며 향후 케이블의 실 계통 적용에 도움이 될 수 있다.