[논문]초전도 전력케이블의 인덕턴스 산정에 관한 연구

최석진; 송명곤; 이상진; 심기덕; 조전욱

초전도 전력케이블의 인덕턴스 산정에 관한 연구
A Study on the Inductance computation of a Superconducting Power cable 원문보기

최석진 (위덕대학교) , 송명곤 (위덕대학교) , 이상진 (위덕대학교) , 심기덕 (한국전기연구원) , 조전욱 (한국전기연구원)

신뢰성 있는 초전도전력 케이블의 설계를 위하여 초전도 케이블 각층의 인덕턴스 산정방법을 기존 방법과 새로 제안된 방법을 비교하였으며, 새로 제안된 방법에 의한 인덕턴스 계산을 검증하기 위하여 상용전자장해석 프로그램을 이용하여 그 계산결과를 비교하였다. 기존의 초전도 전력케이블의 인덕턴스 산정방식인 Go and Return Method 및 Energy Method에 대한 전자기적 타당성을 재검토하였으며, 더 나아가 Newman Method와 Geometric Mean Distance를 결합한 Neumann-GMD Method를 제안하였다. 각 방법의 신뢰성 검증을 위하여 상업적으로 검증된 전자장 해석 tool인 OPERA를 이용하여 특정 피치에 대한 2층 구조의 케이블을 모델링하고 그 인덕턴스를 계산하여, 각 방법에 의하여 계산된 인덕턴스 값과 비교하였다. 이 과정을 통하여 가장 신뢰성 있는 인덕턴스 계산법을 선택하여 초전도 전력 케이블의 설계에 적용하고자 한다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

그 결과는 그림 4와 같다. 결과를 보면 해석영역 4mm 구간 이내에서 인덕턴스의 변화가 거의 없었으며, 따라서 이 영역을 해석을 위한 영역으로 정하였다.
본 논문에서는 기존의 인덕턴스 계산 방식과 새로 제안된 인덕턴스 계산 방식에 대해서 비교하였다. 본 논문의 결론은 다음과 같다.

제안 방법

1) Pitch를 가지고 twist되는 케이블 코아에 대해서 계산과 해석을 통해 인덕턴스를 도출하였다.
2) 인덕턴스 계산에 대해 신뢰성을 검증할 수 있는 변수화 모델을 설계하였다
pitch를 200mm에서 600mm까지 100mn씩 크게 하였으며 각 pitch에 대해 세 가지 이론식과 해석을 이용하여 self inductance와 mutual inductance# 구하고 비교하였다. Method 1, Method 2, Method 3는 각각 Go and Return Method, Energy Method, Neumann~GMD Method를 의미한다.
본 논문에서는 기존의 초전도 케이블 코아 설계에 사용했던 설계법 특히, 코아 각층의 자기 인덕턴스 및 충간의 상호 인덕턴스 계산법을 재검토하여 장단점을 파악하였으며, 동시에 좀더 신뢰성 높은 계산법을 도출하여 케이블 코아 설계에 적용하도록 하였다. 또한 전자장 해석 tool인 OPERA를 사용하여 인덕턴스를 구한 후, 그 결과를 인덕턴스 계산법과 비교하여 신뢰성을 검증하였다[2]
정확한 해석을 위해서는 신뢰성을 확보할 수 있는 영역을 선정해야만 한다. 이러한 영역을 선정하기 위하여, 먼저 총 길이 40mm인 초전도 케이블 코아 모델을 선정하고, 이에 대하여 2, 6, 12, 20, 40[mm]되는 구간에서 인덕턴스를 계산하여 그 추이를 조사하였다. 그 결과는 그림 4와 같다.
이제 실제 초전도케이블 구조와 비슷한 2층 구조의 케이블 코아를 모델링하여 이론식에 대한 검증을 하였다. 먼저 모델에 대하여 각각의 이론식을 이용하여 인덕턴스른구하고, 구한 인덕턴스 결과값을 OPERA를 이용하여 해석한 결과와 비교하여 검증을 수행하였다.

데이터처리

본 논문에서는 기존의 초전도 케이블 코아 설계에 사용했던 설계법 특히, 코아 각층의 자기 인덕턴스 및 충간의 상호 인덕턴스 계산법을 재검토하여 장단점을 파악하였으며, 동시에 좀더 신뢰성 높은 계산법을 도출하여 케이블 코아 설계에 적용하도록 하였다. 또한 전자장 해석 tool인 OPERA를 사용하여 인덕턴스를 구한 후, 그 결과를 인덕턴스 계산법과 비교하여 신뢰성을 검증하였다[2]
먼저 OPERA의 해석결과에 대한 신뢰성을 위하여 동축케이블을 선정하고, 이 모델에 대하여 인덕턴스 계산법을 이용하여 계산한 인덕턴스 값과 OPERA의 해석결과를 비교하였다. 그림 2는 OPERA의 신뢰성을 검증하기 위한 동축케이블 모델이며, 그림 3은 그에 대한 자기장 해석 결과이다.
먼저 모델에 대하여 각각의 이론식을 이용하여 인덕턴스른구하고, 구한 인덕턴스 결과값을 OPERA를 이용하여 해석한 결과와 비교하여 검증을 수행하였다. 그림 5는 이몬식 검증을 위해 설계한 2층의 구조를 가지는 초전도 전력케이블 코아의 해석모델이며, 그림 6은 초전도 전력케이블의 자기장 분포이다.
인덕턴스 계산식의 신뢰성을 검증하기 위해서 상용전자장 해석 프로그램인 OPERA 를 사용하였다. 먼저 OPERA의 해석결과에 대한 신뢰성을 위하여 동축케이블을 선정하고, 이 모델에 대하여 인덕턴스 계산법을 이용하여 계산한 인덕턴스 값과 OPERA의 해석결과를 비교하였다.

이론/모형

출발한 개념이다. 기본식은 저온 초전도 선재의 strand inductance계산법에 기초한다. 동축케이블의인덕턴스를 구한 후 케이블 형상을 고려한 선재의 twist 효과를 주기 위해 twist factor를 곱하여 self inductance, mutual inductance-f- 구한다.

성능/효과

3) 새로 제안된 Neumann~GMD Method가 기존의 인덕턴스 계산방법보다 더 효과적이었으며, 새로 제안된 인덕턴스 계산방법을 사용하여 좀 더 신뢰성 있는 초전도 케이블 코아 설계를 가능하게 하였다.
Method 1, Method 2, Method 3는 각각 Go and Return Method, Energy Method, Neumann~GMD Method를 의미한다. 비교한 결과를 보면 해석결과에 가장 근접한 인덕턴스 계산 방법은 Method 3, 즉 Neumann-GMD Method이었으며, 따라서 초전도 케이블 시스템의 인덕턴스 계산시 Neumann-GMD Method를 사용하는 것이 더 효과적임을 알 수 있다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

초전도 전력케이블의 인덕턴스 산정에 관한 연구
A Study on the Inductance computation of a Superconducting Power cable 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

초전도 전력케이블의 인덕턴스 산정에 관한 연구 A Study on the Inductance computation of a Superconducting Power cable 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

데이터처리

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

초전도 전력케이블의 인덕턴스 산정에 관한 연구
A Study on the Inductance computation of a Superconducting Power cable 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper