초록 ▼

Ⅰ. 제 목 전력 케이블용 BSCCO 선재 및 multistrand conductor 제조 기술 개발 Ⅱ. 연구개발의 목표 전력케이블용 multistrand conductor 제조 -통전 임계전류: Ic ∼ 1,000A (77K, 0T) -Conductor 길이: 1m -임계전류밀도: >20,000 A/cm2 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 o 고순도, 고균일 precursor powder제조 연구 o 장선화를 위한 대형 billet 압출 기술 기초 연구 o 은피복 합금 피복재료 연구 o 비초전도상의 분산을 통한

Ⅰ. 제 목 전력 케이블용 BSCCO 선재 및 multistrand conductor 제조 기술 개발 Ⅱ. 연구개발의 목표 전력케이블용 multistrand conductor 제조 -통전 임계전류: Ic ∼ 1,000A (77K, 0T) -Conductor 길이: 1m -임계전류밀도: >20,000 A/cm2 Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 o 고순도, 고균일 precursor powder제조 연구 o 장선화를 위한 대형 billet 압출 기술 기초 연구 o 은피복 합금 피복재료 연구 o 비초전도상의 분산을 통한 flux pinnig 향상 연구 o Multistrand conductor용 BSCCO 2223 선재 제조 연구 o Multistrand conductor제조 및 특성 평가 o BSCCO 고온 초전도 선재의 접합공정 연구 Ⅳ. 연구개발결과 1. 고순도, 고균일 precursor powder제조 연구 -분무 건조법에 의해 BSCCO precursor powder 대량 합성 공정 확립 -고상법에 비해 잔류탄소 함량을 1/10수준으로 줄임 2. 장선화를 위한 대형 billet 압출 기술 기초 연구 고온 초전도 장선재를 압출 및 인발공정에 의해 성형할 경우 결함없이 성형가능한 압출금형 및 빌렛설계 하여 실험용 빌렛과 금형을 제작한 후 전산모사에 의해 압출공정의 최적화 유도 3. 은피복 합금 피복재료 연구 -Ag-Au-Mg 피복합금을 이용하여 다심선재 제조 -다심선재의 내부를 Ag-Au-Mg합금 피복재로 하고 외부를 순수Ag로 제 조시에는 sausaging effect가 극히 적음 4. 비초전도상의 분산을 통한 flux pinnig 향상 연구 -미세한 MgO첨가에 따라 flux pinning특성이 향상되었음을 알 수 있음 -Intrinsic pinning site로 미세한 크기의 (Ca1-xSrx)2(Pb1-yBiy)O4와 Bi0.5Pb3Sr2Ca2CuO12+ (3221)를 BSCCO 2223입자내에 형성시켜 임계전류밀도의 증대를 도모 하고자 열처리 조건과 분위기를 변화 시켜 열처리 하였음. 5. Multistrand conductor용 BSCCO 2223 선재 제조 연구 -100m급 장선재의 경우, 길이 55cm의 알루미나 mandrel을 사용하여 장선재를 열처리 하였으며, 열처리 후 100m급 61심 다심선재의 임계전류측정실험결과, 분말특성향상과 열처리 및 기계적 가공조건의 최적화에 의해, 1차년도: Ic: 12 A, Jc: 15,600 A/cm2 2차년도: Ic: 21.5 A, Jc: 21,500 A/cm2 4차년도: Ic: 43 A, Jc: 28,000 A/cm2 값을 얻을 수 있었음 -초전도체 충진율 및 BSCCO-2223 precursor powder의 특성향상에 의해 길이 수 cm시편의 경우, 반복 압축 및 열처리하여, 2차년도: Ic: 47 A, Jc: 47,000 A/cm2 3차년도: Ic: 52 A, Jc: 52,000 A/cm2 4차년도: Ic: 70 A, Jc: 70,000 A/cm2 를 얻을 수 있었음. 6. Multistrand conductor제조 및 특성 평가 길이 1m, 1200A이상의 통전 특성를 갖는 multistrand conductor를 제조하였음. 7. BSCCO 고온 초전도 선재의 접합공정 연구 초전도 다심선재에서 통전율이 최고 80%인 접합기술 개발 Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획 국외의 경우, 고온 초전도 전력케이블 시스템 개발에 수 백억원의 예산이 소요되고 있다. 국내 여건상 본과제 에서는 seed 형으로 가장 기본적이고 중요한 전력케이블용 1,000A급 고온 초전도 multistrand conductor 개발에 중점을 두었다. 향후 저전압, 저손실등의 장점으로 차세대 고효율 송전선분야에 활용되어질것으로 기대된다. 또한 BSCCO 선재는 에너지 효율을 극대화 할수 있는 산업체 모터용 코일, 변압기용 코일, 발전기, 한류기, 고자장자석등의 대??화보다는 본과제의 연구개발 시제품 test를 통하여 실수요자 층인 한국전력공사 및 전선 제조회사에 기술이전 및 공동연구를 유도한다. 최근 당연구원에서 주최한 고온초전도 전력응용기술 workshop에 국내 대형 전선 제조회사들이 많은 관심을 보여 상용화를 위한 기업과의 장기적인 공동연구를 추진할 예정이다.

Abstract ▼

Ⅰ. Title Development of BSCCO wire and multistrand conductor fabrication technology for power cable Ⅱ. Objectives Multistrand conductor fabrication for power cable -Applying critical current: Ic ∼ 1,000A (77K, 0T) -Conductor length: 1m -Critical current density: >20,000 A/cm2 Ⅲ. Contents -Syn

Ⅰ. Title Development of BSCCO wire and multistrand conductor fabrication technology for power cable Ⅱ. Objectives Multistrand conductor fabrication for power cable -Applying critical current: Ic ∼ 1,000A (77K, 0T) -Conductor length: 1m -Critical current density: >20,000 A/cm2 Ⅲ. Contents -Synthesis of BSCCO precursor powder with high purity and high homogeneity -Large billet extrusion study for long length wire -Development of silver sheath alloy for sheath material -Effect of non superconducting phase for the improvement in flux creep property -BSCCO 2223 wire fabrication study for multistrand conductor -Multistrand conductor fabrication and characterization -Joining of BSCCO wire Ⅳ. Results 1. Synthesis of BSCCO precursor powder -Established the large scale process conditions for the BSCCO precursor -Obtained the higher quality precursor powder with low carbon content(<100 ppm) 2. Large billet extrusion study for long length wire -Developed the optimum extrusion and drawing process by computer simulation using DEFORM-2D program 3. Development of silver sheath alloy for sheath material -Fabricated multifilament wire using Ag-Au-Mg sheath alloy. -Showed less sausaging effect with Ag-Au-Mg for inner sheath and pure Ag for outer sheath of mutifilament wire 4. Effect of non superconducting phase for the improvement in flux creep property -Showed enhanced flux pinning property with nano MgO addition -Possible to control fine Bi0.5Pb3Sr2Ca2CuO12+ (3221) in BSCCO 2223 grains during heat treatment 5. BSCCO 2223 wire fabrication study for multistrand conductor -Obtained for the 100m length, 1st year: Ic: 12 A, Jc: 15,600 A/cm2 2nd year: Ic: 21.5 A, Jc: 21,500 A/cm2 4th year: Ic: 43 A, Jc: 28,000 A/cm2 -Obtained for the short length, 2차년도: Ic: 47 A, Jc: 47,000 A/cm2 3차년도: Ic: 52 A, Jc: 52,000 A/cm2 4차년도: Ic: 70 A, Jc: 70,000 A/cm2 6. Multistrand conductor fabrication and characterization Successfully fabricated the Ic >1200A for the 1m length multistrand conductor 7. Joining of BSCCO wire -Established the joining process for multifilament wire -Ic value of transition zone corresponds to 80 % of the total transport capability

목차 Contents

• 제 1 장 서론...10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...12
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...17
• 1. 연구목표...17
• 2. 고순도, 고균일 precursor powder제조 연구...18
• 3. 장선화를 위한 대형 billet 압출 기술 기초 연구...25
• 4. 은피복 합금 피복재료 연구...35
• 5. 비초전도상의 분산을 통한flux pinnig 향상 연구...39
• 6. Multistrand conductor용 BSCCO 2223 선재 제조 연구...45
• 7. Multistrand conductor제조 및 특성 평가...60
• 8. BSCCO 고온 초전도 선재의 접합공정 연구...66
• 제 4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...85
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...88
• 제 6 장 참고문헌...91