• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.1117-1118
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• 2011

NMR이나 MRI와 같은 고자장을 필요로 하는 마그넷은 높은 운전전류를 갖는 초전도 선재를 이용하여 제작된다. 이때 마그넷은 여러 코일을 겹쳐서 제작하는 것이 일반적이고, 크게 내측마그넷과 외측 마그넷으로 구분할 수 있다. 본 논문에서는 15T 외측마그넷 안에서 동작하는 5T급 내측마그넷의 설계 과정을 나타내었다. 내측마그넷은 2세대 고온초전도 선재를 이용하여 설계되고, 4.2K의 액체헬륨 안에서 동작한다. 마그넷의 임계전류는 초전도 선재의 $I_c$-B 특성을 고려하여 산정하였고, 임계전류를 바탕으로 운전전류를 결정하였다. 내측마그넷의 발생자장이 5T를 만족하는 운전전류와 마그넷의 형상을 계산을 통하여 제시하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.894-895
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• 2011

본 논문은 5 MJ의 저장용량을 가지는 초전도 에너지 저장장치용(Superconducting Magnetic Energy Storage System, SMES) 마그넷의 설계에 관한 연구 결과이다. 마그넷의 설계에 사용된 초전도 선재는 2세대 고온초전도 선재인 YBCO CC이고, 초전도 선재의 냉각방식은 냉동기를 이용한 전도냉각으로 마그넷의 운전온도는 14 K 이다. SMES용 마그넷은 테이프형태를 가지고 있는 초전도 선재의 형태를 고려하여 팬케이크 코일로 권선된 모듈코일을 이용하여 토로이드 형태의 마그넷 구조로 설계되었다. 설계를 통해 마그넷의 저장에너지와 초전도 선재의 사용량, 자속밀도 분포 등을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.730_731
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• 2009

고온초전도 마그넷은 저온초전도 마그넷과 달리 초전도선의 형태로 인한 이방성 때문에 마그넷의 형상에 따라 특성이 달라진다. 본 연구에서는 팬케이크 권선형 고온초전도 마그넷의 형상을 결정하는 요소 중에서 팬케이크 권선 사이의 공극 변화에 따른 특성을 계산하였다. 계산결과 최대의 중심자장을 발생하는 최적의 공극이 있음을 확인하였으며, 공극을 둠으로써 자장의 균일성도 향상됨을 확인하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.07a
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• pp.673-674
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• 2008

팬케이크 형태로 권선된 고온초전도 마그넷의 경우 모든 팬케이크 권선을 직렬로 연결하여 단일전원으로 여자할 경우 가장 큰 수직자장을 받는 팬케이크 권선에 의해 모든 팬케이크 권선의 임계전류가 제한된다. 본 논문에서는 별도전원으로 여자되는 YBCO 고온초전도 마그넷의 특성을 계산하여 단일전원으로 여자되는 경우와 비교하였다. 계산 결과 별도전원으로 여자되는 YBCO 고온초전도 마그넷의 모든 팬케이크 권선들은 각각의 임계전류까지 통전되었으며 중심자장의 세기가 단일전원으로 여자되는 마그넷보다 증가함을 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.11
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• pp.23-30
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• 2017

Most superconducting magnets which generate more than 20 T consist of nested magnets. A combination of LTS and HTS magnets is conventionally used, but high field magnets which use only HTS magnets have been developed recently. As HTS wires have very strong magnetic anisotropy, appropriate techniques should be used to consider this effect properly. The load line method has been conventionally used to design nested magnets for high field generation. Because this method considers only parallel and perpendicular magnetic fields, the effect of their orientation is not taken into account. In this paper, the actual orientation of the magnetic fields from 0 to 90 degrees is considered. The critical currents of the two kinds of high field nested magnets designed using the proposed method are calculated. The finite element method is used to calculate the distribution of the magnetic fields and the evolution strategy is used to find the critical current which maximizes the central magnetic field.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.10
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• pp.3633-3640
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• 2010

For a development of non-contact magnet gear which is magnetized as a helical shape, a method of 3-dimensional FEM analysis is used. An elementary technique required for magnetic property analysis and parts design about magnet gear is ensured. In order to test a performance of clean conveyor and turning device which is composed with magnet gear, a clean class 10 environment booth is used for a trial test. It is verified that the magnet conveyor can be acceptable under a condition of clean class 10 by a result of trial test about transfer speed, maximum torque permission, cleanness, maximum transfer weight, existence of hunting and degree of noise.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.14 no.4
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• pp.348-353
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• 2011

Iron fillings which were accumulated around the rail was often the cause of abnormal signal in case of signaling equipment using rail as transmission line. Iron fillings were generated on curved section of railroad due to the friction between rail and wheel, and metro line company urged to find the way to remove these iron fillings, because these were often the cause of abnormal signal. Magnetic device for trapping iron fillings around concrete slab tracks is introduced. The characteristics of magnetic device were analyzed using basic design and numerical analysis method. Magnetic device for trapping iron fillings were examined for application to the train which were operating in commercial line.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.07a
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• pp.631-632
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• 2008

본 논문은 2.5MJ의 저장용량을 가지는 SMES 용 고온초전도 마그넷의 설계에 관한 연구 결과이다. 선재는 2세대 고온초전도 선재인 YBCO CC를 2단으로 적층하여 사용하였다. 운전전류는 전도냉각 방식을 사용하는 것을 가정해 22K의 운전온도에서 선재의 임계전류를 고려하여 600A 이상으로 결정하였다. 마그넷의 형상은 싱글 솔레노이드와 토로이드 형태로 각각 설계하였고 싱글 솔레노이드는 더블 팬케이크 모듈코일을 적층하여 구성 토로이드는 싱글팬케이크 모듈코일을 배열하여 모듈러 토로이드로 구성하였다. 각 형상별 설계결과를 통해 저장에너지와 선재사용량 그리고 누설자장의 크기를 각각 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.32-32
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• 2012

화석연료의 남용으로 지구 온난화가 심화되어 환경과 생태계변화가 가속화되고 있고, 급속한 산업의 발달과 인류 삶의 질 향상에 따른 에너지 수요가 급증하고 있는 실정에 있으며, 일본 후쿠시마 원전사태로 원자력 에너지의 위험성으로 지구 인류환경은 심각한 국면을 맞이 하고 있어 대체 에너지의 하나로 핵융합 에너지 필요성이 증대되고 있다. 핵융합 에너지 연구 개발은 우리나라에서 KSTAR가 1997년부터 건설하기 시작하여 지난 2007년에 완공되어 지금 운용 중에 있고, 국제적으로 미국, EU, 러시아, 중국, 한국, 일본 인도가 참여하는 ITER 국제 공동프로젝트가 2004년에 건설을 시작하여 프랑스 카다라쉬에 실증 플란트를 건설 중에 있다. 이러한 핵융합 반응을 위해서는 10e-7이상의 높은 진공과 1억$^{\circ}C$ 이상에서 중수소와 삼중수소가 반응하여 발생하는 플라즈마를 제어 할 필요가 있으며, 초고온의 핵융합 플라즈마를 가두고 가동시키기 위해서는 약 12Tesla이상의 고자장 마그넷이 필요하다. 현재 ITER 실증 플란트에 사용되는 고자장 마그넷은 TF (Toroidal Field)코일과 CS (Central Field)코일에 Nb3Sn 초전도선재가 핵심부품으로 사용되고 있으며 ITER프로젝트에서는 약 850톤의 Nb3Sn 초전도선재가 사용될 전망이다. 그 중에서 일본 25%, EU, 러시아와 한국이 각각 20%, 중국7%, 미국8% 할당되어 참여국 대부분은 초전도선재를 전략적으로 공급하고 있다. 초전도 선재의 크롬도금은 1~2 마이크로미터 이하의 균일하고 얇은 도금 두께와 밀착성이 우수한 품질이 요구된다. 일반적으로 크롬도금은 산업현장에서 컨베이어 벨트 방식으로 장식이나, 내식성 및 내마모성의 특성을 필요로 할 때 사용되고 있으나, 선재에 크롬도금을 릴투릴(Reel to Reel) 방식으로 적용되는 경우는 세계적으로 아주 드물다. 핵융합 마그넷의 CICC(Conduct In Cable Conduit)도체를 만들기 위해서는 초전도선재를 이용, 3(Sc 2+OFC 1)$^*3^*5^*5^*6$형태로 연선과 케이블링을 하게 되며, 초전도 선재를 연선하고 케이블링을 할 때 크롬 도금층이 박리될 가능성이 있어 크롬도금 방법과 프로세스를 특별히 고안할 필요가 있다. ITER핵융합로 마그넷의 TF코일은 높이 14m, 폭 9m 최대자장 12Tesla, 최대전류 68kA, CICC도체 직경이 40mm로서 그 초전도 조관/도체 내부에 0.82mm 직경의 Nb3Sn 초전도 선재가 약 1350가닥으로 연선과 케이블링으로 구성되어 있다. ITER 핵융합 마그넷용 초전도 선재의 크롬도금은 마그넷 권선 후 Nb3Sn 초전도물질을 형성하기 위해서 $650^{\circ}C$에서 500시간 열처리를 실시하며 열처리 시 초전도 선재의 소선들 사이에 발생할 수 있는 소착을 방지하고, 초전도 선재에서 발생하는 AC loss를 감소시키며, Quench시 발생되는 열을 쉽게 확산시킴으로써, 초전도 마그넷의 열적 안정성(Thermal Stability) 향상과 필요에 따라서 소선간 통전울 가능하게 한다. 고려제강의 자회사인 케이에이티는 크롬도금 밀착성이 우수하고 도금두께 0.1마이크로 미터 이내 제어가 가능한 얇고 균일한 도금품질을 개발하여 한국형 핵융합 실험로인 KSTAR에 65톤 전량 공급하였고, 크롬 도금된 무산소동 선재 32톤과 초전도 선재 93톤을 전량 ITER 프로젝트에 공급하고 있으며, 2013년도 상반기에는 공급을 마무리할 예정이다.

• Proceedings of the Korean DIstribution Association Conference
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• 2001.02a
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• pp.3-28
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• 2001