초전도선재 기술(Superconducting Wires)

전문가 제언

□ NbTi 및 Nb3Sn 등 저온초전도(LTS) 선재기술은 실용화가 가능한 성숙단계의 기술이나 이들 선재를 이용한 전력기기는 액체헬륨을 사용하므로 기기운영과 저온냉각시스템의 과다한 전력소모로 인한 비경제성 때문에 소규모 SMES, 연구용가속기 및 ITER코일 등에 사용되고 있으나 초전도체를 이용한 대규모 송배전망 현대화사업에 응용하기는 곤란한 실정이다.

□ Bi계와 YBCO계 등 고온초전도(HTS)선재의 개발로 미국, EU, 일본 등에서는 HTS선재를 이용한 전력케이블과 발전기, 전동기, 변압기, 한류기 등 전력기기 개발이 활기를 띄고 있다. 현재 길이 500m의 Bi계 케이블이 개발되었고, Bi-2212 테이프선재는 Jc~490kA(4.2K, 0T)의 높은 특성에 도달하였으며, Bi-2223선재는 114MVA급의 전력케이블로 개발되었다.

□ YBCO HTS 테이프선재는 일본의 Fujikura전기(주)와 미국의 LANL에서 IBAD 방법에 의해 Hastelloy 모재를 사용하는 기술을 개발하였고, 미국의 ORNL이 RABiT 방법으로 집합조직을 갖는 금속모재 제조공정을 개발하였다. 앞으로 수 100m급 테이프선재 개발이 과제로 남아있다.

□ 국내에서는 최근 중점국가연구개발사업으로 고온초전도기술개발사업단이 발족되어 길이 100m, Jc~21kA(77K, 0T)급 고특성 Bi-2223계 다심선재를 개발하였고, Ni테이프에 증착시킨 YBCO복합선재를 개발하고 있다. 박막형 테이프선재 기술의 핵심은 우수하고 경제적인 금속모재의 제조기술개발과 연속적 증착기술개발로서 중간층 및 YBCO층을 증착시키는 것인데 현재 기초연구 수준이다.

□ 미국은 OSTP의 협력으로 국립연구소, 산업체, 대학이 체계적으로 HTS개발협동연구를 추진하고 있다. HTS선재 상용화 제품개발은 DOE와 국립연구소가 수행하고 있다. DOE-NASA프로그램은 현재 $200/kAm인 HTS 가격을 2세대 HTS YBCO 선재개발로 가격 $10/kAm로 인하를 목표로 하고 있다.

□ 일본은 2003~2007년에 ISTEC에서 “초전도응용기반기술연구개발”과제로 Y계 HTS 고성능, 저가선재개발을 하여 임계전류 300A/cm 이상, 선재길이 500m 이상, 제조 속도 5m/h 이상을 달성할 목표를 갖고 있다.

□ HTS 선재기술개발은 HTS 전력케이블, HTS 전력기기개발로 미래의 전력송배전망 현대화와 국가적인 전력에너지 저장 및 에너지 절약에 기여할 수 있으므로 미국, 일본, EU 등과 같이 국가차원의 체계적인 지원정책이 필요하다고 생각된다.

저자

Yutaka Yamada, Kazutomi Miyoshi, Kazuhiko Hayashi, Teruo Izumi, Hiroaki Kumakura

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2004

권(호)

(4)

잡지명

Superconductivity Web21

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

21~30

분석자

이*희

분석물

• 초전도선재 기술.pdf [185,985 byte]

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