초록 ▼

초전도 응용 전력기기의 개발을 위해서는 임계전류값이 높고 길이가 긴 초전도 선재의 개발이 선행되어야 한다. 특히 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 고온 초전도 coated conductor는 임계전류밀도가 높고, Bi계 초전도 선재와 달리 고가의 은을 사용하지 않으므로 제조 비용이 낮아 실용화에 대한 전망이 밝다. coated conductor의 제조를 위해서는 다양한 공정이 적용되어 왔으나 그 중에서도 MOD-TFA 공정은 비진공 공정이므로 경제성이 우수하고, 임계전류가 높은 coated conductor를 제조할 수 있는 공정이

초전도 응용 전력기기의 개발을 위해서는 임계전류값이 높고 길이가 긴 초전도 선재의 개발이 선행되어야 한다. 특히 최근 연구가 활발히 진행되고 있는 고온 초전도 coated conductor는 임계전류밀도가 높고, Bi계 초전도 선재와 달리 고가의 은을 사용하지 않으므로 제조 비용이 낮아 실용화에 대한 전망이 밝다. coated conductor의 제조를 위해서는 다양한 공정이 적용되어 왔으나 그 중에서도 MOD-TFA 공정은 비진공 공정이므로 경제성이 우수하고, 임계전류가 높은 coated conductor를 제조할 수 있는 공정이다. 그러나 공정에 필요한 원료가격이 전체 공정 비용의 상당 부분을 차지하므로 본 공정의 실용화를 위해서는 사용하는 전구체를 저가 원료로 대치하는 등 경제성 향상을 위한 노력이 이루어져야 한다.
본 연구에서는 기존의 MOD-TFA공정에서 주로 사용되던 금속 아세트산염 대신에 저가의 YBCO 산화물 분말을 전구체로 사용하는 전구용액을 개발하였다. 본 연구에서 개발한 저가의 YBCO 산화물 전구 용액을 적용하여 $LaAlO_3$ 단결정 기판 위에 spin renting법으로 제조된 YBCO 박막은 77K에서 최대 48.5A/cm-w의 임계전류값을 나타내었다. 또한 $CeO_2$/15AD-YSZ 선재 기판에 MOD공정을 적용하여 단선재에서 15A/cm-w의 임계전류값을 나타내는 Y5CO coated conductor를 제작하는데 성공하였으며, FE-SEM 및 X선 회절분석 결과 기공이나 균열이 없는 치밀한 미세조직을 가지며 이축배향성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 한편 장선화 공정의 기초 연구를 위하여 ReeB-to-reel 연속 coating이 가능한 slot-die web coating 장비를 설계${\cdot}$제작하였으며, 제작한 장비를 이용하여 YBCO coated conductor를 제조하는데 성공하여 장선화 공정의 가능성을 보여주었다.
금속 아세테이트를 전구체로 사용한 기존의 MOD-TFA 공정에 비하여 본 공정은 저가의 YBCO 산화물 전구체를 사용하여 전류 수송 특성이 우수한 YBCO 초전도층을 제조할 수 있다는 가능성을 보여주며 실용화에 훨씬 더 접근할 수 있다.

Abstract ▼

In this research, MOD processmg of coated conductor with a low cost precursor solution has been developed. To achieve the research objective, following works have been perfonned.
A. Development of a cost-effective precursor solution
B. Development of coating and heat treatment process
C. Fa

In this research, MOD processmg of coated conductor with a low cost precursor solution has been developed. To achieve the research objective, following works have been perfonned.
A. Development of a cost-effective precursor solution
B. Development of coating and heat treatment process
C. Fabrication of YBCO coated conductor and preliminary study of scale-up process
D. Enhancement of thickness of YBCO thin films
E. Analysis of patent

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...8
• CONTENTS ...11
• 목차 ...12
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...15
• 제 1 절 국내ㆍ외 관련분야에 대한 기술개발현황...15
• 제 2 절 연구개발 결과가 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치...18
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...19
• 제 1 절 경제성 있는 전구체 용액 제조 공정 개발...19
• 제 2 절 coating 및 열처리 공정 개발...30
• 제 3 절 YBCO coated conductor 제조 및 장선화공정 기초연구...56
• 제 4 절 YBCO박막 두께 증진 연구...70
• 제 5 절 MOD특허 분석 및 특허 Map작성...75
• 제 6 절 전구체 제조기술 연구(위탁:한국산업기술대학교)...80
• 제 7 절 Line focus heating에 의한 열처리(위탁:경상대학교)...97
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...108
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...109
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...110
• 제 7 장 참고문헌...111