고온초전도체 벌크를 이용한 회전기기

전문가 제언

○ 초전도 임계온도(Tc)가 액체질소온도(77K)보다 훨씬 높아 기존의 원소나 금속화합물 초전도체와 비교하여 고온초전도체(High-Temperature Superconductor; HTS)라고 불리는 구리산화물 초전도체가 발견 된 지도 어느덧 30년이 가까워지고 있다. 초기에 예상했던 만큼 다양한 응용이 이루어지지는 않았지만 이미 상용 제품이 개발되었다.

○ HTS는 전기를 사용하는 모든 분야에서 응용이 가능하다. 그 중에서도 경제적 파급효과가 가장 큰 분야가 에너지관련 산업이다. 전기의 발전, 송전, 변전, 저장 등 모든 단계의 전력산업에서 획기적인 변화를 가져올 수 있다. 미래의 에너지문제를 해결하는데 큰 역할을 할 수 있기 때문에 여러 국가에서 HTS 연구를 국가적 프로젝트로 수행하고 있다.

○ 초전도체를 응용하려면 먼저 재료를 선재, 박막, 벌크 등의 형태로 만들어야한다. HTS는 4종 이상의 원소로 구성된 화합물이며 세라믹이기 때문에 선재제작에 많은 노력이 필요하였다. 박막제조기술이 먼저 개발되었으며 2세대 선재제작에도 박막기술이 이용된다. 또한 높은 Tc와 더불어 높은 임계전류밀도(Jc)도 필수적이다.

○ 여기서는 HTS 벌크를 이용하여 발전기, 모터와 같은 회전 전력기기의 개발을 다루고 있다. 벌크는 재료개발에서 기초단계에 해당한다. 보통 박막이나 선재제작에 앞서 벌크를 제조하여 특성을 조사한다. 따라서 HTS 발견 초기부터 벌크를 응용하려는 노력이 시도되었다. 다만 HTS의 특성상 단결정(single grain) 수준의 벌크를 직경이 수십 ㎜ 이상으로 제조하는데 어려움이 있었으나 이제는 상용화되었다.

○ HTS 벌크 응용연구는 미국과, 일본이 주도하며 산?학?연 협력이 활발하다. 국내에서도 HTS 발전 초기부터 원자력연구원과 전력연구원이 벌크 HTS의 개발과 응용연구를 꾸준히 수행하고 있다. 전력연구원에서는 벌크를 사용한 초전도 플라이휠 에너지저장장치를 개발한다. 두산중공업이 전기연구원과 공동으로 HTS 선재를 이용한 1MW급의 모터의 개발하였다. HTS 벌크를 이용한 대형 모터와 발전기가 개발되면 그린에너지 기술에도 큰 기여를 할 것이다.

저자

Difan Zhou et al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2012

권(호)

25

잡지명

Superconductor Science and Technology

과학기술
표준분류

재료

페이지

10300101~10300112

분석자

박*철

분석물

• 고온초전도체 벌크를 이용한 회전기기.pdf [359,438 byte]

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