용융집합조직 YBaCuO 초전도체의 부상력에 미치는 변수들에 대하여 연구하였다. 초전도체의 부상력은 초전도체를 냉각하는 방법, 초전도결정의 방위, 시편의 두께 및 영구자석의 극성변화에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 무자력 냉각한 초전도체에서는 큰 부상력과 작은 일력성분의 얻어지는 반면, 자력냉각한 시료에서는 반대의 결과가 얻어졌다. 이는 초전도체내에 포획된 자력양이 서로 다르고, 이들의 외부자장에 대한 상호작용이 다르기 때문인 것으로 판단된다. 초전도체의 부상력은 외부자력의 방향이 초전도결정의 c축과 평행할 경우 (H//c-axis)가 c-축과 수직한 경우(H//ab-axis)보다 부상력이 2-3배 컸다. 표면자력 3500gauss의 영구자석을 사용할 경우 초전도체의 두께가 8mm이상에서 초전도체의 부상력은 거의 일정하나 그 이하의 두께에서는 두께감소에 따라 선형적으로 감소하였다.
베어링리스 모터는 기존의 전동기와 자기베어링을 결합한 기술로 축 길이가 줄어들어 회전 속도를 높일 수 있으며 소형화가 가능하다는 장점이 있다(Fig. 1). 베어링리스 모터를 설계하기 위한 첫 번째 단계는 베어링리스 모터의 수학적 모델을 도출하는 것인데, 기존의 연구에서 부상용 전류와 부상력의 관계는 잘 정립되어 있다. 그러나, 회전자의 변위에 따른 부상력의 변화는 명확히 정의되어 있지 안다. 본 논문에서는 분산 자기 회로 이론을 이용하여 회전자의 움직임에 따른 부상력의 변화를 스프링계수의 형태로 모델링하였다.(중략)
자기부상형 리니어 모터와 비접촉 구동에 의한 크린룸 환경용 물류 운송장치를 개발하기 위하여 접촉 없이 완전하게 부상되는 자기부상레일을 개발하고자 하였다. 영구자석의 같은 극을 마주보게 배치할 때 생성되는 작용력에 의한 부상 특성을 파악하고, 해석을 통하여 외력 변화에 강인하고 부상위치의 변화가 작은 반발부상형 레일을 설계·제작하였다. 개발된 부상 레일은 고정자석 양면에서 서로 반발되게 자석을 배열하여 부상하는 구조로 상호 반발력에 의하여 평형이 이루어지기 때문에 부상체에는 횡력만 작용하게 된다. 부상계에서 발생되는 횡력은 부상체의 부상 중심 위치에 반발력을 이용한 보조자석을 설치하여 제어하고자 하였다.
본 연구는 자기부상력의 선형 및 비선형효과가 이동중인 자기부상열차의 부상공극에 미치는 영향을 파악하는데 목적이 있다. 이를 위하여 자기공극의 피드백을 포함한 1자유도 차량에 대한 운동방정식을 구성하고, 최적능동제어기법을 적용하여 수치해석을 수행하였다. 해석결과 차량의 속도가 증가함에 따라 자기부상력의 선형 및 비선형효과가 자기부상차량의 부상공극에 미치는 영향에 뚜렷한 차이가 발생함을 알 수 있다. 결국 자기부상열차의 정확한 해석을 위해서는 자기부상력의 비선형효과를 고려한 해석이 필요할 것으로 판단된다.
용융공정으로 제조한 YBCO 고온 초전도체는 임계전류밀도가 높기 때문에 외부자장을 강력하게 반발한다. 영구자석과 YBCO 초전도체간의 부상력을 이용하면 무접촉으로 회전할 수 있는 베어링을 제작할 수 있다 고온 초전도체 무접촉 베어링은 고에너지 효율의 플라이휠 에너지 저장장치에 활용된다. 초전도 베어링은 전자석을 이용한 자기 베어링에 비해, 위치 제어 시스템 없이 중량물을 공중에 띄워 회전시킬 수 있는 장점이 있다. 플라이휠 에너지 저장장치는 무공해의 환경 친화적인 기술로, 용량과 규모, 에너지 입출력 양과 시간을 조절하기 쉽다. 또한, 장소설정에 제한이 없으므로 에너지를 필요로 하는 장소에 자유롭게 설치할 수 있고, 에너지밀도가 다른 저장시스템에 비해 상대적으로 높다. 현재 선진 각국에서는 에너지의 효율적 저장 및 활용을 위해 고온 초전도체 베어링을 이용한 플라이휠 에너지 저장장치를 국가적 중점 사업으로 개발 중이며 2000년 초에 실용화될 전망이다. 본 논문에서는 고온 초전도체의 자기 부상력, 플라이흴 에너지 저장장치의 개념설계 및 개발동향에 대해 요약하였다.
우리나라 디스플레이산업은 수년간 세계시장점유율 1위를 지속하고 있을 뿐만 아니라 수익성 측면에서도 경쟁국을 압도하여 산업내 글로벌 포지션을 후발자에서 선발자로 변화시킨 성과를 달성했다. 우리니라 디스플레이산업은 호황기에는 최고의 수익률을 시현하고 불황기에는 최소 적자로 빠른 흑자전환 모습 을 보임으로써, 세계시장점유율과 수익성의 양 측면에서 경쟁국들을 압도했다. 이러한 디스플레이산업의 경쟁력 강화와 세계시장 지배력의 확대는 경기침체기 혹은 경제위기 극복 이후 우리나라 제조업의 글로벌 경쟁력 강화를 위한 새로운 발전모델로 부상하고 있음을 시사한다. 본 고에서는 산업연구원의 '경기침체기의 디스플레이산업, 제조업의 새로운 발전모델로 부상' 이라는 보고서를 통해 디스플레이산업이 주목받게 된 요인을 살펴보고 국내 제조업이 나아가야 할 방향에 대해 알아본다.
초전도체를 기계요소중 하나인 베어링에 응용하기 위한 연구는 임계온도가 액체질소의 비등점(77K)보다 높은 산화물 고온 초전도체가 발견된 이후 시작되었으며, 특히 최근에는 $10^4A/cm^2$이상의 임계전류밀도를 갖는 덩어리형 고온 초전도체가 용융공정을 통해 개발되어, 큰 부하지지력을 갖고 10$^{-8}$ 이하의 마찰계수를 갖는 초전도 마그네틱 베어링으로서 플라이휠 같은 에너지 저장장치에 적용시키는 연구가 국내외적으로 진행되고 있다. 고온 초전도체를 사용한 반발식 수동형 미그네틱 베어링은 Meissner effect뿐 아니라 Fluxpinning effect에 의해 자체적으로 외란에 대한 위치안정성을 가지며, 히스테리시스 손실에 의한 에너지 소산을 통해 외란에 대해 강한 감쇠능력을 가진다는 장점을 가지고 있으며, 대중량을 지지할 수 있다. 이러한 초전도체의 특성에 관한 정량적 수치해석은 초전도 베어링의 설계에 필수적이나 아직 국내에서는 그러한 시도가 없었다. 이러한 여건을 고려하여 본 연구에서는 초전도체와 자석간의 부상력 변화를 2차원 Slab모델로 수치해석하여 히스테리시스라는 주요한 특성을 고찰하고자 한다.
기능적/공간적 통합 원리를 이용하여 기존 Multi-coordinate 드라이브 모듈들을 통합 구현하려는 시도들이 보고되고 있다. 본 논문에서는 선형 유도 구동기에서 에지 효과를 줄이기 위해 개발된, 이동 자장의 방향과 폐자로의 방향이 수직인 횡자속 선형 유도 구동기(TFLIM)를 대상으로 이러한 통합 원리를 이용하여 구동기에 인가되는 3상 입력을 조절하여 공극의 자기 상호 작용에 기인하여 부수적으로 발생되는 흡인력/부상력을 능동적으로 이용할 수 있는 방법을 제안한다.(중략)
초대형 컨테이너선을 대비하여 기존의 자동화 이송 시스템인 AGV는 자동화, 유지보수의 어려움 등으로 인해 많은 문제점이 있다. 이에 대한 방안으로, 새로운 이송 시스템인 LMTT(Linear Motor based Transfer Technology) 시스템을 제안하였다. 특히 LMTT는 자동화, 고속화가 용이할 뿐만 아니라 AGV에 비해서 친환경적이다. 따라서 이와 유사한 새로운 이송시스템에 대해서 많은 연구가 진행이 되고 있음에도 불구하고, LMTT 시스템은 거대한 서보 시스템으로서 특히 선형 모터(Linear Motor)는 차량의 무게에 의한 마찰력의 영향을 많이 받으며, 이러한 마찰력은 LMTT 시스템의 속응성의 저하 요인으로서 작용 하게된다. 따라서 본 연구에서는, 새로운 이송 시스템인 LMTT에 대하여 부상력을 고려함으로서 정지 마찰력을 감소시켜 시스템 속응성을 향상시킬 수 있는 연구를 수행하였다.
본 논문은 자기부상열차 시스템의 부상 신뢰도 향상을 위한 선형 유도전동기의 순시 제어기법을 제안한다. 선형 유도전동기는 자기부상열차의 추진을 담당하며, 운전 속도와 입력 주파수에 따른 슬립 특성이 존재한다. 이 슬립 특성은 전동기에서 발생되는 수직력과 밀접한 관련을 보이며, 이는 부상 시스템에 외란으로 작용된다. 따라서 본 논문에서는 선형 유도전동기의 특성을 FEM 해석을 통해 정확히 분석하고, 이를 반영한 최적 슬립 주파수 간접벡터제어 기법을 통해 부상 신뢰도 향상을 위한 새로운 순시 제어기법을 제안 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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