[논문]High Temperature Superconducting tape의 joint 후 AC loss특성

김해준; 심기덕; 조전욱; 정희열

[국내논문] High Temperature Superconducting tape의 joint 후 AC loss특성
Characteristics of AC loss after jointing High Temperature Superconducting tape 원문보기

김해준 (한국전기연구원) , 심기덕 (한국전기연구원) , 조전욱 (한국전기연구원) , 정희열 (창원대학교)

Specially, High Temperature Superconducting power-transmission cable(HTS cable), 3-phase 100m long, 22.9kV class HTS power transmission cable system have been developed by Korea Electrotechnology Research Institute (KERI) and LS cable Ltd. that is one of 21st century frontier project in Korea. This cable was installed in KEPCO(Go-chang) testing site. In case of manufacturing HTS cable, superconducting joint is very important because they need very long tapes. Therefore, this paper gives some investigation of AC Loss in joined HTS tape by using several joint methods. Finally, this paper was shown background data for the form of HTS cable joint.

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문제 정의

각 접속방법 중 Joint 저항이 가장 낮고, AC loss가 가장 작은 방법을 선택하여 2가닥의 초전도 tape에 대한 Joint 저항 및 AC loss를 측정, 분석하였다. 이렇게 초전도를 응용한 전력기기의 접속방법에 AC loss가 가장 낮은 접속방법을 제시하고자 한다.

제안 방법

따라서 본 연구에서는 중간접속의 기초 데이터로 HTS tape를 여러 가지 방법으로 접속하여 각각의 경우 임계전류 및 AC loss 조사하였다. 각 접속방법 중 Joint 저항이 가장 낮고, AC loss가 가장 작은 방법을 선택하여 2가닥의 초전도 tape에 대한 Joint 저항 및 AC loss를 측정, 분석하였다.
따라서 본 연구에서는 중간접속의 기초 데이터로 HTS tape를 여러 가지 방법으로 접속하여 각각의 경우 임계전류 및 AC loss 조사하였다. 각 접속방법 중 Joint 저항이 가장 낮고, AC loss가 가장 작은 방법을 선택하여 2가닥의 초전도 tape에 대한 Joint 저항 및 AC loss를 측정, 분석하였다.
조사하였다. 각 접속방법 중 Joint 저항이 가장 낮고, AC loss가 가장 작은 방법을 선택하여 2가닥의 초전도 tape에 대한 Joint 저항 및 AC loss를 측정, 분석하였다. 이렇게 초전도를 응용한 전력기기의 접속방법에 AC loss가 가장 낮은 접속방법을 제시하고자 한다.
초전도를 이용한 전력기기들 중 대표적인 HTS 전력 cable나 초전도 magnet에서는 중간접속 시 일반적으로 Cu bar를 이용하여 그 위에 납땜을 하여 HTS tape를 접속하게 되는 경우와 직접 솔더링을 하여 바로 joint를 하는 방법도 있다. 따라서 Cu bar 삽입시와 삽입하지 않았을 경우의 joint에 대한 각 임계전류, Joint 저항, 교류손실 등을 비교 분석하기 위해 그림 1과 같이 joint를 하였다. 그림 1의 (a)와 같이 Cu bar 위에 2가닥을 over-lap 하는 joint 1, (b)와 같이 2가닥의 HTS tape를 Cu bar 위에 납땝을 하고 다시 그 위에 HTS tape를 납땝하는 방법인 joint 2, (c)와 같이 (a)의 방법에서 Cu bar를 제거하고 직접 joint를 한 경우 (d) 와 같이 (b)의 방법에서 Cu bar를 제거한 경우 등의 4가지 방법에 대한 임계전류, Joint 저항 및 교류손실을 측정하였다.
따라서 Cu bar 삽입시와 삽입하지 않았을 경우의 joint에 대한 각 임계전류, Joint 저항, 교류손실 등을 비교 분석하기 위해 그림 1과 같이 joint를 하였다. 그림 1의 (a)와 같이 Cu bar 위에 2가닥을 over-lap 하는 joint 1, (b)와 같이 2가닥의 HTS tape를 Cu bar 위에 납땝을 하고 다시 그 위에 HTS tape를 납땝하는 방법인 joint 2, (c)와 같이 (a)의 방법에서 Cu bar를 제거하고 직접 joint를 한 경우 (d) 와 같이 (b)의 방법에서 Cu bar를 제거한 경우 등의 4가지 방법에 대한 임계전류, Joint 저항 및 교류손실을 측정하였다.
또한 그림 1의 joint 방법 중 가장 Joint 저항이 작고, AC loss가 작게 측정되는 방법을 선택하여, 그 방법으로 joint 된 2가닥의 HTS tape 를 병렬로 배치하였을 때의 임계전류, Joint 저항 및 AC loss를 측정하였다.
초전도 전력기기에서 system의 성능에 가장 영향을 많이 미치는 인자인 Joint 저항 및 AC loss가 작게 측정된 joint 3의 방법으로 그림 4 와 같이 HTS tape 2가닥을 joint를 하여 다시 임계전류, Joint 저항 및 AC loss를 측정하였다.
접속하여 각각의 경우 임계전류 및 AC loss 조사하였다. 각 접속 방법 중 Joint 저항이 가장 낮고, AC loss가 가장 작은 방법을 선택하여 2가닥의 초전도 tape에 대한 Joint 저항 및 AC loss를 측정, 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

본 연구에서는 AMSC 社의 HTS tape(Hermetic wire)를 사용하였다. 초전도를 이용한 전력기기들 중 대표적인 HTS 전력 cable나 초전도 magnet에서는 중간접속 시 일반적으로 Cu bar를 이용하여 그 위에 납땜을 하여 HTS tape를 접속하게 되는 경우와 직접 솔더링을 하여 바로 joint를 하는 방법도 있다.

성능/효과

따라서 전류분포가 불균일하면 Norris 이론값보다 크게 측정된다. 또한 낮은 전류에서는 Joint저항이 AC loss에 큰 영향을 주지 못하지만 전류가 높아질수록 Joint의 영향이 커지게 되는 것을 알 수 있다. 특히, Multi-layer로 운전되는 HTS cable의 경우 각 strand사이 전류분류가 균일하여야만 AC loss가 적어짐을 알 수 있다.
1. Joint 3의 방법이 Joint 저항이 가장 낮았으며, AC loss역시 가장 작게 측정되었다. Joint 저항이 존재할 때 저항에 의한 발열량 I2Rc을 제외하면 Norris 이론식에 잘 일치한다.
2. Sample1에서 낮은 전류에서는 Joint 저항이 AC loss에 영향을 주지 못하지만 입력전류가 임계전류의 50%정도에서는 Joint 저항과 전류분류의 영향으로 AC loss가 Norris 이론값보다 커질 수 있다.
따라서 위와 같은 결론으로 Joint가 포함된 초전도 전력기기에서는 Joint 3의 방법으로 접속을 하는 것이 전기적인 입장에서 가장 유리할 것으로 사료된다. 그러나 초전도 전력기기는 극저온하에서 운전되므로 전기적 특성이 좋아야하지만 그에 따른 기계적인 응력이나 stress에 대한 특성도 좋아야만 초전도 전력기기에 응용이 될 수 있을 것이다.

후속연구

사료된다. 그러나 초전도 전력기기는 극저온하에서 운전되므로 전기적 특성이 좋아야하지만 그에 따른 기계적인 응력이나 stress에 대한 특성도 좋아야만 초전도 전력기기에 응용이 될 수 있을 것이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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