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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 차귀수
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 순천향대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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이 논문의 연구 히스토리 (5)
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본 논문에서는 2세대 고온초전도선을 사용한 고자장용 이중 마그넷의 특성에 대해 연구했다.
최근 개발 중인 2세대 고온초전도선들은 기존의 1세대 고온초전도선과 다른 특성을 보인다. 특히 2세대 고온초전도선은 제조 공법의 변화로 인해 선의 폭이 다양해지고, Zr 도핑 등 다양한 방법으로 1세대 고온초전도선이 갖고 있던 자계에 대한 이방성이 줄어들고 있다. 따라서 2세대 고온초전도선을 사용한 마그넷의 특성 역시 1세대 고온초전도 마그넷과 달라지며, 설계 기법과 해석 방법 또한 달라져야 한다.
이를 위해 본 연구에서는 2세대 고온초전도선의 -와 같은 특성 등을 측정하여 1세대 고온초전도선과 비교했다. 측정된 2세대 고온초전도선의 특성들은 2세대 고온초전도선을 사용한 단일 마그넷과 이중 마그넷을 설계하고, 마그넷의 특성을 연구하는데 적용되었다. 특히 폭이 넓어진 2세대 고온초전도선을 사용한 마그넷의 임계전류를 산정 시에는 초전도선 내부의 불균일한 전류 분포를 고려하여 계산했다. 또한 기존 1세대 고온초전도 마그넷이 가지고 있던 중심자계의 크기를 향상시키는 공극의 효과도 2세대 고온초전도 마그넷에서 검토했다. 그리고 2세대 고온초전도 마그넷의 해석결과들을 실제 제작된 마그넷의 측정결과와 비교함으로써 타당성을 검증했다.
연구결과, 본 논문에서 사용한 YBCO, REBCO 2세대 고온초전도선이 갖는 인가 자계에 따른 임계전류의 이방성은 기존 1세대 고온초전도선에 비해 큰 폭으로 줄어들었다. 심지어 REBCO 고온초전도선의 경우에는 Zr의 도핑으로 인해 1세대 고온초전도선의 특성과 상반되게 수직자계 보다 수평자계가 선에 인가될 때 임계전류가 더 낮은 결과를 보였다. 그로인해 1세대 고온초전도 마그넷의 경우에는 최대 수직자계가 인가되는 최외각 팬케이크 권선의 중간에 위치한 턴에 마그넷의 임계전류가 제한된 반면에, 2세대 고온초전도 마그넷의 경우에는 최대 수평자계가 인가되는 가장 안쪽에 위치한 팬케이크 권선의 첫 번째 턴에 의해 마그넷의 임계전류가 제한됐다.
본 논문에서 수행한 연구의 결과들을 통해 2세대 고온초전도선을 사용한 고자장용 마그넷을 설계 시에 보다 정확한 임계전류 예측이 가능하다. 또한 전계 특성이 가장 취약한 부분을 예측 및 보완함으로써 마그넷의 중심자계를 효율적으로 증가 시킬 수 있다.
최근 개발 중인 2세대 고온초전도선들은 기존의 1세대 고온초전도선과 다른 특성을 보인다. 특히 2세대 고온초전도선은 제조 공법의 변화로 인해 선의 폭이 다양해지고, Zr 도핑 등 다양한 방법으로 1세대 고온초전도선이 갖고 있던 자계에 대한 이방성이 줄어들고 있다. 따라서 2세대 고온초전도선을 사용한 마그넷의 특성 역시 1세대 고온초전도 마그넷과 달라지며, 설계 기법과 해석 방법 또한 달라져야 한다.
이를 위해 본 연구에서는 2세대 고온초전도선의 -와 같은 특성 등을 측정하여 1세대 고온초전도선과 비교했다. 측정된 2세대 고온초전도선의 특성들은 2세대 고온초전도선을 사용한 단일 마그넷과 이중 마그넷을 설계하고, 마그넷의 특성을 연구하는데 적용되었다. 특히 폭이 넓어진 2세대 고온초전도선을 사용한 마그넷의 임계전류를 산정 시에는 초전도선 내부의 불균일한 전류 분포를 고려하여 계산했다. 또한 기존 1세대 고온초전도 마그넷이 가지고 있던 중심자계의 크기를 향상시키는 공극의 효과도 2세대 고온초전도 마그넷에서 검토했다. 그리고 2세대 고온초전도 마그넷의 해석결과들을 실제 제작된 마그넷의 측정결과와 비교함으로써 타당성을 검증했다.
연구결과, 본 논문에서 사용한 YBCO, REBCO 2세대 고온초전도선이 갖는 인가 자계에 따른 임계전류의 이방성은 기존 1세대 고온초전도선에 비해 큰 폭으로 줄어들었다. 심지어 REBCO 고온초전도선의 경우에는 Zr의 도핑으로 인해 1세대 고온초전도선의 특성과 상반되게 수직자계 보다 수평자계가 선에 인가될 때 임계전류가 더 낮은 결과를 보였다. 그로인해 1세대 고온초전도 마그넷의 경우에는 최대 수직자계가 인가되는 최외각 팬케이크 권선의 중간에 위치한 턴에 마그넷의 임계전류가 제한된 반면에, 2세대 고온초전도 마그넷의 경우에는 최대 수평자계가 인가되는 가장 안쪽에 위치한 팬케이크 권선의 첫 번째 턴에 의해 마그넷의 임계전류가 제한됐다.
본 논문에서 수행한 연구의 결과들을 통해 2세대 고온초전도선을 사용한 고자장용 마그넷을 설계 시에 보다 정확한 임계전류 예측이 가능하다. 또한 전계 특성이 가장 취약한 부분을 예측 및 보완함으로써 마그넷의 중심자계를 효율적으로 증가 시킬 수 있다.
목차
목 차국문초록 ⅰ목 차 ⅲ그림목차 ⅴ표 목차 ⅹ제 1 장 서론 11.1 연구배경 및 목적 11.2 연구개요 5제 2 장 기본이론 62.1 초전도 62.2 고자장용 초전도 마그넷 15제 3 장 고온초전도선의 특성 333.1 2세대 YBCO 고온초전도선의 특성 343.2 Zr이 도핑된 REBCO 고온초전도선의 특성 37제 4 장 내측 마그넷의 특성 404.1 Zr 도핑된 REBCO 고온초전도 단일 마그넷의 특성 해석 404.2 Zr 도핑된 REBCO 고온초전도 단일 마그넷의 제작 및 특성 시험 63제 5 장 외측 마그넷의 특성 715.1 YBCO 고온초전도 단일 마그넷의 특성 해석 715.2 YBCO 고온초전도 단일 마그넷의 제작 및 특성 시험 82제 6 장 이중 마그넷의 특성 896.1 이중 마그넷의 특성 해석 896.2 이중 마그넷의 제작 및 특성 시험 97제 7 장 결론 103참고문헌 105Abstract 113
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