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전자현미경과 분광학을 이용한 MgB2 선재와 테이프의 정량적 연구

전문가 제언: ○ 초전도체의 다양한 응용 중에서 경제성이 높은 대규모 전력분야가 가장 관심의 대상이다. 현대생활에서 전기에너지가 차지하는 위치를 고려하면 쉽게 이해할 수 있다. 전기에너지의 발전, 송전, 저장에 초전도체를 사용하기 위해서는 높은 임계온도(Tc)는 물론이고, 임계전류밀도(Jc)와 상부임계자기장(Bc2)이 높을수록 유리하다.

○ 2001년에 발견된 MgB2는 Tc가 39K로 금속 또는 금속합금인 저온초전도체(LTS)보다 2배 정도 높다. 특히 액체헬륨과 같은 저온냉매를 사용하지 않고 저온냉동기로 쉽게 냉각할 수 있다는 점이 유리하다.

○ 산화물 고온초전도체(HTS)연구를 통해 잘 확립된 Powder-In-Tube(PIT)방법으로 제조한 MgB2 선재가 이미 상용화되었으며 1T 수준의 자석도 제작되었다. 그러나 다양한 전력분야에 응용하기 위해서는 더 높은 Jc가 요구된다.

○ MgB2의 최고 Jc가 이론적 Jc의 15% 수준이므로 적절한 피닝중심을 개발하고 결정립간의 연결도를 높이면 Jc의 향상을 꾀할 수 있다. 이 때 미세조직 형성과정에 대한 이해와 정량적인 분석기술이 필요하다.

○ 초전도체의 미세조직 연구에는 SEM과 TEM 같은 전자현미경이 사용된다. SEM과 TEM에 EDX분광기를 결합하여 사용하는 기술도 잘 확립되어 있다. 여기서는 이러한 기술을 사용하여 여러 합성조건에서 제조된 MgB2 선재와 테이프를 분석하였다. 특히 붕소(B)의 정량적 분석을 시행하였다.

○ 이 밖에도 EPMA-WDX와 STEM-EDX, EFTEM-ESI 등 다양한 방법으로 원소분포도를 작성하여 MgB2의 결정크기, 오염물질의 비율, B-rich 2차상의 부피율 등을 정량적으로 구하였다.

○ 본 연구는, 여러 미세조직 파라미터와 Jc를 비롯한 초전도체 특성간의 상관관계를 확립함으로서 Jc 향상의 기틀을 마련하였다고 평가할 수 있다.

저자: B Birajdar, N Peranio, O Eibl
자료유형: 학술정보