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핵융합로용 초전도 마그넷의 전기절연재료

전문가 제언: ○ 초전도 마그넷 전기절연재료의 성능에서 가장 중요한 것의 하나는 방사선에 대한 내구력이다. 여기서는 유기 전기절연재료의 γ선 조사에 의한 열화의 연구가 진행되고 있다하나 구체적 설명은 없다. 중성자 조사효과가 검토되고 있다하나 역시 구체적인 내용은 언급하지 않고 있다. ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)의 연구개발팀에서는 여러 전기절연재료에 대한 방사선의 효과가 실험적으로 수행되고 있다하니 이를 인용하여 설명하였다면 도움이 되었을 것이다.

○ 현재 초전도 마그넷의 전기절연은 일반적으로 유리섬유/에폭시 복합재가 사용되고 있다. 이 재료는 마그넷 운전온도에서 전기절연이 충분하고, 기계적 성질이 적절하고, 코일의 제조 및 조립에서 비용-효과적이다. 그러나 미국의 CTD(Composite Technology Development)의 자료에 의하면 이 에폭시수지는, 특히 차세대 핵융합 장치에서와 같은 고준위 방사선에 노출되면 그 전기절연 성능은 수락할 수 없을 정도로 열화(劣化)될 것이라고 한다. 이에 대체할 재료의 선정이 급하다고 본다.

○ CTD의 자료에 의하면 무기재료와 유기재료의 혼성 전기절연재는 유리섬유/에폭시 재료에 비해 고준위의 방사선에 대한 저항에 견디고 기계적 성질이 향상되며 제조가 용이하다고 한다. 이 무기/유기 하이브리드 절연재에 대한 방사선 및 코일제조에 관한 연구는 현재 진행 중에 있다. 방사선에 대한 저항이 높고 전기절연성이 향상된 세라믹스 전기절연 시스템은 아직 개념적 단계에 있다.

○ 한국에서는 연세대학교의 D.K. Bae, S. E. Yang 등이 오래전부터 초전도 마그넷의 전기절연재료에 대해 관심을 두고 연구를 수행하고 있다. 그들의 최근(2006년) 논문에서는 고온 초전도 마그넷의 전기절연재료로서 폴리이미드, GFRP, 에폭시, 테플론 등을 선정하여 그 특성을 조사하고 있다. 한국에서도 핵융합연구센터가 2005년에 발족하여 관련연구를 의욕적으로 추진하고 있어 기대가 크다. W. Chung 등은 KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 장치의 마그넷의 전기절연재료로 사용될 카프톤(Kapton)과 에폭시 유리섬유의 복합재료의 열적 및 전기적 특성을 실험적으로 시험한 바 있다.

저자: NISHIJIMA Shigehiro, Nishimura Arata
자료유형: 학술정보