• 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.

• 한국초전도학회:학술대회논문집
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• 한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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• pp.348-351
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• 1999

Cold 층을 입힌 저항형 초전도 한류기의 전류 제한 특성을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 고장발생후 3.2 msec 후에 quench가 발생하였으며, 부분적인 quench가 발생한 다음 시간이 지나면서 완전한 quench로 진행되었다. 즉, 선로고장에 따른 quench 발생 후 YBCO 초전도체의 gold층으로 대부분의 전류가 흐르게 되고, quench 되면서 발생하는 열도 대부분 gold층에서 흡수하여저항이 증가하였으며 이에 따른 전류감소, 전압증가 및 소비전력증가가 발생하였다. 인가전압 V$_0$=65 V$_{peak}$이고 R$_0$는 1 ${\omega}$, 그리고 R$_L$을 7.7 ${\omega}$으로 하였을 때 사고모의 위상각 0$^{\circ}$에서 고장발생후 0.9 msec 후인 9.6 A$_{peak}$ 되는 지점에서 quench가 발생하여 13.0 A$_{peak}$의 최대한류전류값을 보인후 11.4 A$_{peak}$의 전류값에서 fast quench가 완료되었다. 이때 quench 시간은0.63 msec 이었다. 저항값은 gold층에서 발생한 열때문에 점진적인 상승을 보이다가 약 3주기후에 일정한 값에 도달하였다. 한류소자의 온도는 약 11 msec 후에 상온에 도달하였으며, 3 주기후인 54 msec에는 150 $^{\circ}C$까지 상승하였다. gold 박막을 입힌 meander line은 임계전류 이상의 전류를 통전하였을 때에 용단되지 않았으며 ??치된 상태에서 3 사이클 이상 유지하였다. 약65 A$_{rms}$가 흘렀을 때에야 ??치후 3 사이클 지나용단되었다. 이러한 YBCO/gold에 의한 초전도한류기의 용량은 gold에 발생하는 열을 gold가감당할 수 있는 전류의 크기와 관련이 있으며, gold층이 YBCO 한류소자가 quench되었을 때 발생하는 열을 효과적으로 분산시킬 뿐만 아니라 전기적으로 shunt 회로 역할을 하고 있음을 확인할 수 있다. 이에 더하여 앞으로 quench 후 한류소자에서 발생할 수 있는 인덕턴스의 저감방안에 대한 설계 및 모델 탐구를 통하여 좀더 효율적인 한류소자 구성에 대한 연구를 병행하고자 한다.

• 한국초전도학회:학술대회논문집
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• 한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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• pp.343-347
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• 1999

YBCO film을 이용한 meander 형태의 저항형 한류기에서 고장이 발생하였을 때 초기의 과도상태에서 볼수 있는 첨두전류를 억제하기 위하여 shunt 저항을 병렬로 취부한 경우의 전기적특성을 살펴보았다. 인가전압을 16.5 V$_{peak}$로 가하고 R$_0$는 1 ${\omega}$,R$_L$을 7.7 ${\omega}$으로 하고 shunt 저항을 5 ${\omega}$으로 하였을 때 약 12.2 A$_{peak}$의 전류값에서 최초quench가 발생하였으며 초전도 한류소자에 quench 발생으로 인한 저항이 발생함과 동시에 I$_1$으로 흐르던 사고전류의 일부가 shunt 저항이있는 I$_2$으로 서서히 분로하여 첨두전류가 거의 발생하지 않았다. 이때 초전도 한류기를 적용하지 않은 경우 최대 사고전류는 약 16.5 A$_{peak}$이었으며 초전도 한류기를 적용한 경우는 최대 한류전류값이 9 A$_{peak}$에서 4주기후에는 5.8 A$_{peak}$이었다. 인가전압 V$_0$=113 V$_{peak}$이고 표준저항 R$_0$는 1${\omega}$, 그리고 R$_L$을 7.7 ${\omega}$으로 하고 shunt 저항을 5 ${\omega}$으로 하였을 때 사고각 0 $^{\circ}$에서 사고전류값이 최고 23.0 A$_{peak}$까지 상승하고 이후 일정한 값을 유지하였다. 일반적으로 사고발생 직후에는 전류변화율에 의하여 전류값의 급격한 상승을 보이지만 shunt 저항이 전류분류의 역할을 수행하여 첨두전류는 거의 발생하지 않았다. 또한 상온의 gold층의 저항을 감안했을 때 사고발생후 약 36msec 후에 상온에 도달하였으며 shunt 저항이 없는 경우의 11 msec에 비하여 약 3배이상 길어졌다. 사고각 45 $^{\circ}$와 90 $^{\circ}$인 경우는 반복실험에 의한 시편의 특성저하(degradation)에 의하여 정상상태에서 초전도체에 흐르는 전류가 약간 발생하였다. 계통의 신뢰성이 중요한 요소로 작용하는 실제운전에서는 시편의 특성저하에 의한 quench전류의 감소를 감안하여 적절한 운전조건을 도출하여야 한다. 이상에서 앞으로는 장기간의 실제운전 조건을 고려하여 시편의 특성저하(degradation)와 가혹조건에 대한 전기적 특성에 대한 연구를 병행하고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.262_263
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• 2009

본 논문에서는 배전계통에 초전도한류기 적용시 전압 Sag 개선효과를 분석하였다. 기존 배전계통의 Sag는 대부분 계통 고장으로 인한 것으로, 고장시 고장전류 증가로 인한 전압강하로 Sag가 발생하게 된다. 기존 계통에 초전도한류기가 설치되면, 설치 위치 및 임피던스 크기에 따라 고장전류가 저감되어 Sag개선 효과를 볼 수 있다. 따라서 본 논문에서는 배전계통에 초전도 한류기 적용시 한류기 임피던스에 따라 Sag 개선효과를 CBEMA 곡선을 이용하여 분석하였다. 분석결과 피더 앞단에 설치할 경우 Sag 개선 효과가 가장 큰 것으로 나타났으며, 임피던스가 클수록, 리액터보다는 저항을 쓸수록 개선효과가 큰 것으로 나타났다. 또한 고장전류의 저감으로 인하여 차단기 트립시간이 늘어남에 따라 Sag의 지속시간은 보다 커지는 것으로 나타났다. 따라서 한류기 적용시 계전기 재정정을 통하여 트립시간을 조정할 경우 Sag의 크기에 많은 효과가 있는 것으로 분석되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.543-545
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• 2003

한류형 전력퓨즈는 계통의 단락사고로 고장 전류가 흐를 때 퓨즈내부에서 발생하는 저항에 의해 고장전류를 회로 고유의 단락전류보다 아주 적은 값으로 제한하고 최소 시간내에 차단하여 회로를 보호하므로 계통기기의 단락용량를 최소한으로 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 이러한 한류형 전력퓨즈의 단락전류 차단성능 평가를 위해 동작책무에 따른 차단성능을 규명하고자 단락발전기를 사용하여 단락전류차단시험을 실시하고 그 결과를 제시하였으며, 또한 차단과정에 따른 스트레스들이 단락시험 시 차단성능에 미치는 영향을 다루고 있다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권12호
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• pp.90-95
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• 2009

배전계통에서 전력수요의 증가와 분산전원의 증가로 대용량 변압기의 적용이 불가피하게 되었다. 하지만, 대용량 변압기로 교체할 경우 배전계통에 고장발생시 고장전류의 크기가 증가되어 기존에 설치된 차단기 및 보호기기의 차단용량 초과로 인해 교체에 따른 경제적 비용 상승이 우려된다. 따라서, 대용량 변압기의 교체시 고장전류 증가 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나로 초전도한류기를 설치하는 방안을 검토하고 있다. 하지만, 초전도한류기는 도입위치에 따라 ��치 발생 시 초전도한류기의 저항 크기가 다르게 되며, 이로 인해 고장전류 제한효과가 다르게 되며 기존의 보호 장치들의 동작에 영향을 주게 된다. 본 논문에서는 모의 배전계통에 초전도한류기를 적용하였을 경우 도입위치에 따라 전류제한효과를 포함하여, 모선 전압강하, 고장제거에 따른 초전도한류기의 회복특성을 실험을 통해 비교 분석하였다.

• 한국초전도학회:학술대회논문집
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• 한국초전도학회 1999년도 High Temperature Superconductivity Vol.IX
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• pp.401-404
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• 1999

본 논문은 고온초전도한류기가 투입된 회로에 사고가 발생했을 경우 사고각에 따른 사고전류의 패턴에 관한 연구이다. 계통에 심각한 영향을 끼치는 이러한 사고전류의 순간 특성을 해석하기 위해 유도형 고온초전도한류기를 직접 제작하였으며 임의로 다른 각도에서 사고를 발생시켜 실험하였다. 임의의 사고각을 위해 triac으로 구성되어있는 위상각제어 및 사고 발생기를 부하와 직렬로 연결하였다. 또한, 순간적으로 큰 사고전류의 유입은 철심을 포화시키기에 충분하며 철심의 포화로 인해 상대투자율이 작아짐으로서 고온초전도한류기의 임피던스가 작게 발생하게 된다. 본 논문에서는 이러한 영향으로 인한 사고전류의 패턴에 관하여 연구하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.174-175
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• 2011

본 논문에서는 자계소호(Magnetic Trun-Off) 원리를 이용한 전류제한기를 제안하였다. 본 한류기는 전력전자 소자를 이용하여 고장시 신속한 제어가 가능하고, 동작시 역전압 및 반발력이 발생하지 않으므로 고도의 동작 신뢰성을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 한류기는 유도형 초전도 한류기와 원리는 유사하나, 초전도 소자를 이용하지 않으므로 극저온 유지장치를 제거할 수 있고 ��치시 복귀 기술이 별도로 필요하지 않다는 장점이 있다. 따라서 본 한류기를 우리나라 전력계통에 적용한다면 차단기의 재폐로 동작책무를 완벽하게 만족하는 안정적인 계통운영이 가능할 뿐 아니라, 고장전류 증가에 따른 차단기 교체비용 절감이 가능하다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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• pp.145-147
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• 2007

현재의 전력계통은 날로 커지고 복잡해지고 있으며 이에 따라 계통의 사고발생 시 고장전류도 크게 증가하고 있다. 따라서 된 논문에서는 사고 시 큰 고장 전류를 신속하게 제거하기 위한 방법으로 한류기를 적용하고 그에 따른 계통에서의 영향을 평가하였다. 또한 계통에서 한류기의 영향을 평가하기 위해서 EMTP-RV(Electro Magnetic Transients Program - Restructured Version)론 이용하여 한류기가 투입된 22.9kV급 배전계통에서 1선 지락고장이 발생하였을 경우, 상전도 및 초전도 전류기의 특성에 따른 배전계통의 영향을 모의시험 하였으며 그 결과를 분석하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권8호
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• pp.107-112
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• 2007

자속구속형 초전도 한류기는 1차 권선과 초전도 소자가 직렬로 연결된 2차 권선을 갖는 변압기로 구성되어 있다. 이 초전도 한류기는 결선방향에 따라 감.가극 결선으로 나누어진다. 1차 권선과 2차 권선의 인덕턴스 비에 따라 자속구속형 초전도 한류기는 사고전류의 제한특성을 제어할 수 있다. 본 논문에서는 인가전압에 따른 자속구속형 초전도 한류기의 전압 전류 특성을 분석하였다. 감 가극 결선된 자속구속형 초전도 한류기의 인가전압을 증가시켰을 때, 초기에 제한되는 전류 및 초전도 소자의 ??치 시간은 증가하였다. 초전도 소자의 회복시간은 인가전압이 증가함에 따라 증가하였다. 그러므로 자속구속형 초전도 한류기의 회복특성은 초전도 소자의 소비전력이 증가하기 때문에 초전도 소자에서 소비되는 에너지에 크게 의존한다는 것을 확인할 수 있었다.