초록

[한글]고온 초전도체의 발견 이후 수많은 연구의 결과로 성능이 뛰어난 고온 초전도 선재가 상용화되어 전력기기 개발에 이용되고 있다. 전력 수요의 증가로 대용량의 전력 기기의 사용이 요구되는데 이러한 기기들은 공간 및 에너지의 효율적 사용의 측면에서 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제들을 해결할 수 있는 방법 중 하나가 소형경량이면서도 고효율인 기기의 제작이 가능한 초전도 전력기기의 사용이다. 고온 초전도 선재의 퀘치 특성은 전력기기에 사용되는 초전도 마그넷의 안정도에 많은 영향을 준다. 본 논문에서는 초전도 마그넷에 사용되는 고온 초전도 선재의 ?치 특성에 관한 연구를 수행하였다.
은 합금을 모재로 하는 Bi-2223 고온 초전도 선재와 니켈크롬 히터, 단열재를 사용하여 고온 초전도 선재의 ?치 발생 및 전파를 모의하기 위한 시편을 준비하였으며 ?치의 발생 유무를 판단하기 위한 여러 개의 전압 탭을 선재위에 설치하였다. 전송전류를 흘린 상태에서 시편에 설치된 히터에 선형적으로 증가하는 에너지를 공급해서 ?치를 발생시켰으며 이때의 에너지를 측정하였다. 이 에너지를 최소 퀘치 에너지라 하였다. 또한 상전도 영역이 전파되는 현상을 측정하기 위해서 일정한 전류를 흘린 상태에서 히터에 입력된 열에너지로 인위적인 국부 ?치를 발생시켰다. 선재에 흘리는 전송전류는 임계전류의 50, 60, 70, 80, 90, 95%로 변화시켰다. 상전도 영역이 인접 영역으로 전파시킨 히터의 입력 에너지와 전파 속도를 측정하여 고온초전도 선재의 상전도 영역 전파 특성을 해석하였다.
AMSC사의 고전류 밀도 선재, 고강도 선재와 Innost사의 고온 초전도 선재의 세 가지 고온 초전도 선재를 사용하여 실험을 수행하였다. AMSC 선재의 경우 전송전류가 10% 증가함에 따라 최소 ?치 에너지는 약 4J씩 감소하였다. 세 가지 선재 모두 초기에는 상전도 영역 전파가 서서히 발생하나, 발생한 열이 선재에 축적됨에 따라 급히 전파되는 것을 확인하였다.
[영문]The purpose on this paper is to study the quench characteristics of the HTS wires used in superconducting power devices. Since discovering the high-Tc superconductor, HTS wires has been commercialized by the effect of many researches and it has been utilizing in the development of HTS power devices. As the fast rising of the power demand, the bulky and energy loss consuming huge electric power equipments are required in electric power system. The application of superconducting power devices in the electric power system suggests one possible solution about these problems. The quench characteristics of the HTS wires influence the stability of the superconducting magnet installed in the power devices.
This thesis shows the minimum quench energy (MQE) and the normal zone propagation (NZP) of those three types of Bi-2223 HTS wires. The first was the High Current Density Wire of AMSC, the next was the High Strength Wire of AMSC, and the last was the HTS wire of Innost. For the experiment of the propagation and generation of quench in the HTS wires, the specimen that were composed of HTS wire having Ag alloy as a matrix, NiCr heater and thermal insulator were prepared. 6 voltage taps were mounted on the HTS wire for judging the quench. NiCr heater attached on the superconducting wire was used to apply the external heat energy. MQE was measured in flowing the certain transport current (50, 60, 70, 80, 90% of critical current) and increasing the heater input. NZP was also measured in flowing the certain transport current (50, 60, 70, 80, 90% of critical current) and the heater input of MQE.
So, the results from this study obtained the follows :
1. Whenever transport current of specimen made of AMSC wire increases by 10%, MQE decreases about 4J by 10%.
2. The normal zone propagation of each wire was confirmed in the state initially generated slowly but it was fast propagated by storing the generated heat.
These help us understand the quench state of the magnets in the superconducting power system. And these data on this paper will be utilized in making the stable HTS magnets, too.