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초전도 마그네트용 극저온 구조재료

전문가 제언: ○ 환경 친화적인 차세대 핵융합 에너지의 개발을 위해 선진국들은 1990년부터 핵융합 발전기술을 집중적으로 개발하고 있다. 특히 일본은 독자적인 핵융합실험로(FER)의 설계 및 제작을 위해 초전도 코일의 동작온도에 해당되는 액체헬륨 온도인 4.2K에서 1,200MPa 이상의 0.2% 항복응력과 200MPa√m 이상의 파괴인성값 K1C(J)을 갖는 재료를 설정하는 등 이 분야에서 활발한 연구 활동을 전개하고 있다.

○ 국제핵융합실험로(ITER)의 안전성을 보장하기 위해서는 ITER 구조재료의 항복응력, 충격인성 등과 같은 정적 강도뿐만 아니라 피로특성, 파괴인성 등과 같은 동적강도를 확보하는 것이 매우 중요하다.

○ 극저온 구조물용 소재를 개발하기 위해서는 저온용 강재에 관하여 방대한 데이터베이스의 구축이 필요하며, 안전성과 신뢰성을 위해 액체헬륨 온도에서의 재료시험 방법을 확보하는 것이 중요하다. 이에 관해서는 Yasuhido Shindo가 2003년에 발표한 기술자료(機械の硏究, Vol.55(10), pp.1011-1021)가 도움을 줄 것이다.

○ TF(Toroidal Field) 코일과 센터솔레노이드(CS) 코일 등 고전류(40kA 이상)와 고자장(11T 이상) 상태와 극저온 분위기에서 운전을 하는 용접구조물의 신뢰성을 확보하기 위해서는 모재뿐만 아니라 용접금속과 용접 열영향부에 대한 극저온 파괴인성 평가가 필요하다.

○ 2003년부터 국제핵융합실험로(ITER) 공동 프로젝트에 참여한 우리나라는 이 분야의 후발주자로서 연구에 총력을 기울여 첨단재료 개발, 고효율 접합기술 등을 포함하는 설계기술의 확보에 주력해야 할 것이다. 일본 원자력연구개발기구에서 정리한 “초전도 마그네트용 극저온 구조재료”에 관한 내용은 국제핵융합실험로용 구조재료를 개발하는데 유익한 자료이다.

저자: HAMADA Kazuya
자료유형: 학술정보