[보고서]차세대 이동형 NMR/MRI 제작을 위한 고온초전도 선재의 접합 기술 개발

보고서 정보

주관연구기관

고려대학교 산학협력단
Korea University

보고서유형

최종보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2012-08

과제시작연도

2011

주관부처

교육과학기술부
Ministry of Education and Science Technology(MEST)

등록번호

TRKO201300012095

과제고유번호

1345154983

사업명

중견연구자지원

DB 구축일자

2013-08-26

키워드

고온초전도 접합.고온초전도 선재.초전도 응용기기.영구전류 시스템.이동형 시스템.자장감쇄법.GHz급 고자장 NMR 마그네트.고온초전도 인서트 코일.Superconducting joint.2G HTS tape.Heat treatment.Oxygen partial pressure.Oxygen path.NMR/MRI.HTS insert coil.LTS/HTS magnet.MQE/NZP.

DOI

https://doi.org/10.23000/TRKO201300012095

표 초전도 관련 세계시장 분석 자료
표 고온초전도 선재의 구조
표 저 융점 솔더 접합
표 HTS 용가재 삽입 접합
표 HTS 용가재 없이 직접, 혹은 가압 접합
표 전기인두로 사용 횟수에 따른 2세대 고온초전도 선재의 V-I 곡선.
표 Etching을 이용한 안정화재 제거 방법.
표 Etching 시간에 따른 2세대 고온초전도 선재의 V-I 곡선.
표 Etching 방법에 따른 SF4050 고온초전도 선재의 V-I 곡선.
표 산소 분압에 따른 YBCO와 은의 녹는점 변화.
표 고온초전도 선재 접합용 furnace의 구조.
표 산소분압(PO2)이 10-2 torr 일 때 열처리 후 고온초전도 선재의 표면 사진.
표 산소분압(PO2)이 10-2 torr 일 때 820 ℃에서의 열처리 전후 고온초전도 선재 초전도 층의 표면 SEM 사진
표 열처리 전· 후(820 ~ 850 ℃)의 고온 초전도 선재의 XRD 분석 그래프.
표 다양한 열처리 온도에 따른 열처리 전·후(820 ~ 850 ℃)의 임계전류 값의 비.
표 YBCO 고온 초전도체의 구조.
표 온도에 따른 YBCO의 lattice constants.
표 초전도 접합을 위한 열처리 공정 과정.
표 다양한 oxygenation annealing 공정시간에 따른 고온초전도 선재의 V-I 곡선.
표 다양한 oxygenation annealing 공정온도에 따른 고온초전도 선재의 V-I 곡선.
표 Virgin sample과 600 ℃, 15시간 oxygenation annealing 공정을 실시한 고온초전도 선재의 V-I 곡선.
표 500 ℃ 온도에서 oxygenation annealing 공정을 실시한 고온초전도 선재의 특성 값
표 600 ℃ 온도에서 oxygenation annealing 공정을 실시한 고온초전도 선재의 특성 값
표 Etching 및 레이저 가공 방법에 따른 2세대 고온초전도 선재의 개략도.
표 2세대 고온초전도 선재를 초전도 층 전까지만 레이저 가공 했을 시의 SEM 사진.
표 초전도 층 전까지만 레이저 가공 했을 시 micro hole 중심의 EDX 분석.
표 레이저 가공 수행 후 2세대 고온초전도 선재 표면의 SEM 사진.
표 Micro-hole의 간격에 따른 임계전류 값의 변화.
표 YBCO 초전도 층의 표면 SEM 사진.
표 안정화재가 제거된 2세대 고온초전도 선재와 홀더에 고정된 모습.
표 2세대 고온초전도 선재의 초전도 접합 홀더 사진들.
표 초전도 접합용 특수 furnace의 설계도면.
표 특수 제작한 초전도 접합용 furnace의 사진.
표 2세대 고온초전도 선재의 초전도 접합 공정 과정.
표 YBCO 선재의 초전도 접합 공정 수행 시 열처리 조건 (3 단계와 4 단계).
표 2세대 고온초전도 선재 한 쌍을 초전도 접합 공정을 끝낸 후 측정한 V-I 곡선.
표 초전도 접합 공정을 끝낸 후 측정한 2세대 고온초전도 단선재의 V-I 곡선.
표 국내․외 회사에 의해서 판매되고 있는 2세대 고온초전도 선재들의 제원 및 최근 개발 동향
표 산소분압이 10-2 torr 일 때 열처리 전과 다양한 온도에 따른 GdBCO 2세대 고온초전도 선재 초전도 층의 표면 SEM image.
표 희토류 원소 종류에 따른 ReBa2Cu3O7 bulk 초전도체의 용융 온도 그래프 (1기압).
표 GdBCO 2세대 고온초전도 선재의 TG/DSC 분석 결과 (1기압 air 분위기).
표 산소분압이 10-2 torr 일 때 열처리 전과 890 ℃부터 950 ℃까지 10 ℃ 간격으로 1분간 열처리한 GdBCO 초전도 층 표면에서의 SEM 사진.
표 산소분압이 10-2 torr 일 때 950 ℃, 1분간 열처리 했을 시 생성된 particle의 EDX 분석.
표 산소분압이 10-2 torr 일 때 열처리 전·후(890 ~ 950 ℃)의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재의 XRD 분석 그래프.
표 산소분압이 10-2 torr 일 때 900 ℃ 온도에서 열처리 후의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재의 XRD 분석 그래프.
표 한 쌍의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재를 산소분압 10-2 torr, 900 ℃의 온도로 1분간 열처리를 실시하여 초전도 층을 용융확산 접합 시킨 후 촬영한 접합부위의 단면 SEM 사진
표 한 쌍의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재를 산소분압 10-2 torr, 900 ℃의 온도로 1분간 열처리를 실시하여 초전도 층을 용융확산 접합 시킨 후선재의 전체 모습
표 한 쌍의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재를 산소분압 10-3 torr, 900 ℃의 온도로 1분간 열처리를 실시하여 초전도 층을 용융확산 접합 시킨 후 선재의 전체 모습
표 산소가압 조건이 2 atm 일 때 열처리 전과 910 ℃부터 950 ℃까지 10 ℃ 간격으로 1분간 열처리한 GdBCO 초전도 층 표면에서의 SEM 사진.
표 산소가압 조건이 2 atm 일 때 950 ℃, 1분간 열처리 했을 시 GdBCO 초전도 층의 EDX 분석.
표 산소가압 조건이 2 atm 일 때 열처리 전·후(910 ~ 950 ℃)의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재의 XRD 분석 그래프.
표 산소가압 조건이 2 atm 일 때 950 ℃ 온도에서 열처리 후의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재의 XRD 분석 그래프.
표 산소가압 조건이 2 atm 일 때 950 ℃ 온도에서 1분간 열처리를 실시한 GdBCO 2세대 고온초전도 선재의 전체 표면 모습.
표 장선의 2세대 고온초전도 선재를 접합하기 위한 conduction furnace의 설계도
표 설계된 conduction furnace의 주요 파트 제원들
표 2세대 고온초전도 선재의 초전도 접합용 conduction furnace와 자동 제어 프로그램의 설치사진.
표 초전도 접합용 conduction furnace에 GdBCO 2세대 고온초전도 선재를 장착하는 과정.
표 한 쌍의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재를 초전도 접합하기 위한 공정 조건.
표 한 쌍의 GdBCO 2세대 고온초전도 선재의 초전도 접합공정을 끝낸 후의 모습과 접합부위의 단면을 촬영한 SEM image.
표 접합된 GdBCO 2세대 고온초전도체 선재의 V-I 곡선.
표 GdBCO 2세대 고온초전도 접합을 위한 oxygenation annealing 공정용 furnace의 모습.
표 초전도 선재의 접합을 위한 열처리 및 oxygenation annealing 공정 profile.
표 GdBCO 접합선재의 V-I 특성(PO2 = 7 atm에서 500℃, 200 시간 oxygenation annealing 공정).
표 GdBCO 접합선재의 V-I 특성 (PO2 = 7 atm에서 500 ℃, 150 시간 oxygenation annealing 공정).
표 GdBCO 접합선재의 V-I 특성 (PO2 = 7 atm에서 500 ℃, 200 시간 oxygenation annealing 공정).
표 GdBCO 접합선재의 V-I 특성 (PO2 = 7 atm에서 500 ℃, 250 시간 oxygenation annealing 공정).
표 고순도 산소 사용 후, 접합선재의 V-I 특성 (PO2 = 7 atm에서 500 ℃, 250 시간 oxygenation annealing 공정).
표 고순도 산소 사용 후, GdBCO 접합선재의 실제 사진
표 Oxygenation annealing 공정의 생략으로 간소화된 Ag 안정화재 층을 통한 용융확산접합의 열처리 공정 profile.
표 GdBCO선재의 Ag 안정화재 층의 용융확산접합 온도에 따른 접합저항.
표 GdBCO선재의 Ag 안정화재 층 용융확산접합 열처리 시간에 따른 접합저항.
표 GdBCO선재의 Ag 안정화재 층 용융확산접합 압력에 따른 접합저항.
표 최적 조건에서 GdBCO선재의 은 안정화재 층 용융확산접합에 따른 V-I 곡선
표 영구전류모드 운전테스트를 위해 제작된 접합길이가 20 mm인 GdBCO pancake 코일의 모습
표 GdBCO pancake 코일의 영구전류모드 테스트를 위한 자장측정 모습.
표 6 MPa의 압력을 가한 후 200 ℃, 70분의 열처리를 통하여 접합된 GdBCO 코일의 자장 감쇄 curve.
표 10 MPa의 압력을 가한 후 200 ℃, 70분의 열처리를 통하여 접합된 GdBCO 코일의 자장감쇄 curve.
표 은(Ag)의 온도에 따른 비저항 및 접합조건에서의 저항 계산 값.
표 HTS 코일의 해석 모델 및 자장 분포.
표 DPC 수에 따른 해석 결과.
표 LTS background magnet용 선재의 기본 사양.
표 LTS background magnet의 기본 사양.
표 LTS background magnet 자장 분포
표 LTS background magnet 수직 자장 분포.
표 LTS background magnet과 HTS 코일의 자장 분포
표 LTS background magnet과 HTS 코일의 수직 자장 분포.
표 LTS background magnet의 해석 결과.
표 LTS background magnet과 HTS 코일을 동시에 운전하는 경우의 해석 결과.
표 자장 감쇄법 적용을 위한 접합 시료.
표 접합 저항 측정을 위한 자장 감쇄법의 개념도(좌)와 동작 전류 시퀀스(우).
표 4단자법 측정시스템을 위한 universal power supply와 DAQ 시스템.
표 4단자법 측정을 위해 제작한 프로그램의 block diagram.
표 제작된 곡률 접합기와 제어 시스템.
표 곡률 접합기의 열해석 결과.
표 2세대 고온초전도 선재의 제원
표 2세대 고온초전도 선재의 접합 모습.
표 곡률 접합기를 이용한 2세대 고온초전도 선재의 접합 특성 실험결과.
표 곡률 접합기를 이용한 2세대 고온초전도 선재를 접합했을 시 접합부위의 SEM 사진.
표 자기회로의 자속 밀도 해석 결과.
표 히터 전류 0.5 A 일 때의 heater switch의 시뮬레이션 결과.
표 히터 전류 0.55 A 일 때 heater switch의 시뮬레이션 결과.
표 본 연구에서 사용된 2세대 고온초전도 선재(SCS4050)의 주요 제원.
표 본 연구에서 사용된 2세대 고온초전도 선재(SCS4050)의 단면도.
표 2세대 고온초전도 선재를 이용하여 제작한 마그넷 시스템.
표 Double pancake coil 간의 접합 방법.
표 2세대 고온초전도 마그네트와 flux pump system의 등가회로.
표 Flux pump의 충전 시퀀스.
표 Flux pump를 이용한 2세대 고온초전도 마그네트의 충전 및 영구전류 모드 운전 특성 실험결과.
표 영구전류모드 운전에서 flux pump를 이용한 전류 감쇄 보상 운전 실험결과.
표 상전도 접합을 통해 제작된 2개 코일의 영구전류특성.
표 Proto-type coil들의 시간에 따른 자장변화 해석.
표 Heater에 전류를 12초간 인가한 시점에서 2세대 고온초전도 선재의 온도분포.
표 Heater에 전류 인가 후 시간에 따른 2세대 고온초전도 선재의 온도분포.
표 영구전류 switch 테스트를 위한 제작된 샘플 도식도.
표 영구전류 switch 테스트를 위해 제작한 샘플 사진: 함침 전(위), 후(아래).
표 영구전류 switch 테스트를 위한 샘플 부착 사진.
표 액체헬륨 하에서 영구전류 switch 테스트의 결과.
표 Heater에 전류 제거 후 시간에 따른 2세대 고온초전도 선재의 온도분포.
표 Heater에 다양한 전류를 인가한 경우의 테스트 결과.
표 Heater의 인가 전류에 따라 2세대 고온초전도 선재가 90 K까지 도달하는 시간 비교.
표 Heater의 인가 전류에 따른 30초 시점에서 2세대 고온초전도 선재의 도달 온도.
표 다양한 히터전류에서의 quench에 도달하는 시간.
표 다양한 동작온도에서의 quench에 도달하는 시간.
표 2세대 고온초전도 선재 접합기술의 응용 분야
표 기술이전 우수사례 보도자료(연합뉴스).
표 기술이전 우수사례 보도자료(아시아경제).
표 기술이전 우수사례 보도자료(공감코리아).
표 석탑기술상 수상 모습.
표 시사매거진에 소개된 모습.
표 세라믹코리아에 소개된 모습.
표 대표적인 해외 접합 특허
표 본 연구를 위해 제작된 접합 장치.
표 온도와 납땜 플럭스에 따른 접합 저항
표 접합부위에 가해지는 압력에 따른 2세대 고온 초전도 선재들의 접합저항.
표 접합된 GdBCO 선재의 Ag 안정화재층 SEM 사진 (a)와 EDS 스펙트럼 (b).
표 본 연구를 위해 제작된 접합 장치.
표 다양한 접합 조건에 따른 선재간의 접합저항.
표 외부자장에 따른 선재간의 접합 저항.

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차세대 이동형 NMR/MRI 제작을 위한 고온초전도 선재의 접합 기술 개발
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