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초전도체 코팅용 니켈기지 기판 테이프

전문가 제언: ○ 고온초전도체(HTS)의 대규모 응용에는 선재가 필수적이다. 현재 상용화된 1세대(1G) 선재인 Bi계 다심선재가 송전케이블, 변압기, 모터, 발전기 등의 HTS 전력기기 개발에 사용되고 있다. 다만 은(銀)을 피복재로 사용하여 가격이 비싸고 고자기장 특성이 나쁜 점이 문제이다.

○ 금속기판 위에 YBCO 초전도체를 코팅하는 2세대(2G) 선재가 1G 선재보다 경제성이 월등히 유리할 것으로 예상되지만 아직 해결해야 할 기술적 애로가 많다. 단결정 수준의 HTS를 코팅하고 장선화(長線化) 하는데 단결정 수준의 장선 기판이 필요하다. Ni 기반 합금을 RABiTS 방법으로 입방집합조직을 형성한 후 코팅하는 방식이 널리 사용된다. 가장 적합한 합금을 만드는 것이 관건이다.

○ 또 다른 방법으로는 비자성의 Ni-초합금 기판위에 Ion Beam Assisted Deposition(IBAD)으로 MgO를 증착하고 그 위에 완충층과 YBCO를 코팅하는 방법도 활발히 연구되고 있다.

○ HTS는 응용이 다양하며 경제적 파급효과가 가장 큰 분야는 전력계통이다. 발전, 송전, 저장은 물론이고 전기를 사용하는 모든 기기에 사용이 가능하다. 미국, 일본을 비롯한 선진국과 중국 등에서 선재를 비롯한 HTS 전력기기의 개발을 국가과제로 선정하여 막대한 연구비를 지원하고 있다.

○ 국내에서는 국가프로젝트인 “차세대 초전도응용기술 개발사업”에서 2G선재연구를 수행중이다. IBAD-MgO 공정을 이용한 코팅도체와 RABiTS으로 제조한 테이프의 특성연구가 활발하다.

○ HTS가 발견된 지 20년이 지났지만 아직도 HTS 기술은 무한한 가능성을 가진 미래의 기술이다. 전력기기에 사용할 수 있는 HTS 선재를 구리선과 경쟁할 수 있는 가격으로 제조하기 위해서는 앞으로 10년 이상이 필요하리라고 예상한다. 미래의 에너지문제 해결에 한 축을 담당할 HTS 기술개발에 거는 기대가 크다.

저자: Bhattacharjee, PP; Ray, RK; Upadhyaya, A; AF Bhattacharjee, Pinaki P.; Ray, Ranjit Kumar; Upadhyaya, Anish
자료유형: 학술정보