KR100412077B1 - 고온초전도 장선재용 열적절연 코팅용액 및 그 제조방법 - Google Patents

고온초전도 장선재용 열적절연 코팅용액 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온초전도 선재를 고온초전도 전력기기에 적용하기 위하여 필요로 하는 1km 이상의 고온초전도 장선재화에 필수적인 기술인 세라믹 코팅에 관한 것으로서, 특히 고온초전도 선재의 표면에 지르코니아 코팅막을 형성시킴으로써 고온초전도 선재의 융착 현상을 개선하여 1km 이상의 길이가 긴 장선재의 고온초전도를 제작하는데 적합하도록 한 고온초전도 장선재용 열적절연 코팅용액 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 고온초전도 장선재용 코팅용액 제조방법은 (가) 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide, Zr[O(CH2)3CH3]4)를 질소분위기로 유지된 글로브 박스내의 비이커에 50wt% 내지 99.6wt% 투입하고, 여기에 (나) 마그네슘 에톡사이드(Magnesium Ethoxide, [C2H5O]2Mg), 세륨 에틸헥사노네이트(Cerium Ethylhexanonate, [CH3(CH2)3CH(C2H5)CO2]3Ce), 이트륨 부톡사이드(Yttrium Butoxide, [CH3(CH2)3O]3Y)와 칼슘 이소프로폭사이드(Calcium isopropoxide, Ca[OCH(CH3)2]2)를 0.4wt%내지 50wt% 투입하고, (다) 부탄올(Butanol, CH3(CH2)3OH)을 지르코늄 부톡사이드의 5배 내지 20배로 첨가하여 Magnetic Stirrer로 교반하고, (라) 졸의 겔화를 촉진하기 위하여 H2O와 HNO3를 첨가하는 것을 특징으로 한다.

Description

고온초전도 장선재용 열적절연 코팅용액 및 그 제조방법 {The thermal barrier coating solution for high temperature superconducting long wire and the synthesis method of the same}
본 발명은 고온초전도 선재를 고온초전도 전력기기에 적용하기 위하여 필요로 하는 1㎞ 이상의 고온초전도 장선재화에 필수적인 기술인 세라믹 코팅에 관한 것으로서, 특히 고온초전도 선재의 표면에 지르코니아 코팅막을 형성시킴으로써 고온초전도 선재의 융착 현상을 개선하여 1km 이상의 길이가 긴 장선재의 고온초전도를 제작하는데 적합하도록 한 고온초전도 장선재용 열적절연 코팅용액 및 그 제조방법에 관한 것이다.
1㎞ 이상의 길이가 긴 장선재의 고온초전도를 이용하면 고온초전도 전력케이블을 개발할 수 있어서 (1) 고효율, 고밀도, 대용량 송전이 가능하고, (2) 저손실에 의한 고전류 송전이 가능하여 변전소의 생략, 케이블 절연비를 감소시킬 수 있다. (3) 또한 종래의 고전압 송전 방식에 의해 야기되는 대도시 주변에서의 전자기파 발생 문제, 전파장애문제 등을 해결 할 수 있다.
또 장선재의 고온초전도로 고온초전도 변압기를 개발할 수 있어서 (1) 송변전시 전기에너지 손실 감소로 계통운전 효율 향상 및 비용절감 효과, (2) 과부하시 고장전류 제한효과로 계통보호, 신뢰도 향상 및 기기제작비 인하 효과, (3) 철심의 크기와 무게를 줄일 수 있어서 100MVA급의 경우 무게는 50% 감소하여 소형화, 경량화 및 공간절약이 가능하다. (4) 절연유 대신 액체질소를 사용하여 화재, 절연 누류(oil leakage)등 환경저해 요소 문제가 최소화되어 인구 밀집지역에 건설이 용이하다.
고온초전도 선재 제조공정은 다음과 같다. 우선 고온초전도 분말을 금속 봉의 내부에 넣고 압연을 통하여 얇은 두께의 선재로 만든다. 이렇게 제조한 고온초전도 선재를 500℃ 내지 850℃의 온도로 열처리하여 실제로 사용가능한 고온초전도선재가 되는 것이다.
종래 기술에 의하면 고온초전도 선재를 열처리하는 과정에서 고온초전도 선재를 최대한 길게 제작하기 위하여 커다란 세라믹 원통의 아래에서 위를 향하여 나선형으로 감아서 열처리하였다. 그러나 커다란 세라믹 원통의 주변으로 열처리할 수 있는 선재의 길이는 매우 제한적이어서 최대로 길게 제작해야 10m 정도가 한계여서 고온초전도 선재를 1km 이상으로 길게 만드는 것이 불가능하였다.
본 발명에서는 고온초전도 선재를 실용적으로 전력기기에 사용하는데 필수적인 요소인 고온초전도 선재의 길이를 1㎞ 이상으로 장선재화 하고자 한다. 이렇게 1㎞ 이상의 길이로 고온초전도 선재를 제조하기 위해서는 팬케익 형태로 둘둘 감아야 하며, 이렇게 감긴 통상의 고온초전도 선재를 500℃ 내지 850℃의 온도에서 열처리하면 선재간의 융착 현상이 발생하여 고온초전도 선재를 사용할 수 없게 된다. 따라서 본 발명에서는 고온초전도 선재의 표면에 지르코니아를 코팅하여 500℃ 내지 850℃의 온도에서 열처리하여 발생하는 고온초전도 선재의 융착현상을 제거하고자 한다.
도1은 코팅처리 전과 후의 고온초전도 장선재의 사진.
도2는 본 발명에 의하여 코팅 처리된 고온초전도 장선재를 200배로 확대한 주사전자현미경 사진.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
11 : 코팅처리 전의 고온초전도 장선재
12 : 열적절연 코팅층으로 처리된 고온초전도 장선재
13 : 열적절연 코팅층
14 : 열적절연 코팅층 사이의 계면
본 발명은 고온초전도 선재에 졸 상태로 제조된 지르코니아 코팅액을 접착 및 건조시킨 뒤 코팅된 고온초전도 선재를 팬케익 형태로 둘둘 감아서 500℃ 내지 850℃로 열처리하는 것으로 구성되어 있다.
본 발명의 고온초전도 장선재용 코팅용액 제조방법은 (가) 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide, Zr[O(CH2)3CH3]4)를 질소분위기로 유지된 글로브 박스내의비이커에 50wt% 내지 99.6wt% 투입하고, (나) 마그네습 에톡사이드(Magnesium Ethoxide, [C2H5O]2Mg)를 비이커에 0.1wt% 내지 10wt% 투입하고, (다) 세륨 에틸핵사 노네이트(Cerium Ethylhexanonate, [CH3(CH2)3CH(C2H5)CO2]3Ce)를 비이커에 0.1wt% 내지 15wt% 투입하고, (라) 이트륨 부특사이드(Yttrium Butoxide, [CH3(CH2)3O]3Y)를 비이커에 0.1wt% 내지 15wt% 투입하고, (마) 칼슘 이소프로폭사이드(Calcium iso-propoxide, Ca[OCH(CH3)2]2)를 비이커에 0.1wt% 내지 10wt% 투입하고, (바) 그리고 여기에 부탄올(Butanol, CH3(CH2)3OH)을 지르코늄 부톡사이드의 5배 내지 20배를 첨가하여 Magnetic Stirrer로 100rpm내지 1,000rpm에서 30분내지 10시간 교반하고, (사) 졸의 겔화를 촉진하기 위하여 H2O를 지르코늄 부톡사이드의 1/10, HNO3를 지르코늄 부특사이드의 1/20 첨가하여 Magnetic Stirrer로 100rpm내지 1,000rpm에서 30분내지 10시간 교반한 것을 특징으로 한다.
장선재의 표면에 지르코니아 코팅막을 제작하는데 있어서 기술적으로 어려운 점은 (1) 지르코니아 소재로 고온초전도 선재인 은선재 위에 코팅시키면 Flake off 현상(지르코니아 막이 고온초전도 선재에서 자연적으로 떨어지는 현상)으로 인하여 접착성이 약한데 이를 극복하는 것과 (2) 지르코니아 코팅소재가 고온초전도 선재의 표면에 연속적으로 코팅이 가능하여 장선재의 고온초전도를 제조할 수 있어야 하고, (3) 또한 은선재위에 코팅된 지르코니아 막이 치밀해야 한다는 것이다.
본 발명에 의하여 코팅 처리된 고온초전도 선재는 제1도 및 제2도에서 보는바와 같이 (1) Flake off 현상을 제거하여 견고한 코팅막을 형성시켰으며, (2) Dip Coating에 의하여 연속적인 지르코니아 코팅을 가능하게 하였고, (3) 치밀한 지르코니아 코팅 막을 얻을 수 있었다.
이하에서는 본 발명의 보다 상세한 이해를 위하여 본 발명의 실시 예를 상술한다. 그러나 본 발명이 이들 실시 예로만 한정된 것은 아니다.
＜실시예1＞
본 발명의 실시 예를 나타내면 다음과 같다. 우선 졸 상태의 지르코니아 코팅 용액을 제조하기 위하여 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide, Zr[0(CH2)3CH3]4)를 주원료로 10ml 사용하였으며, 주원료로 마그네슘 에톡사이드(Magnesium Ethoxide, [C2H5O]2Mg)를 0.01g, 세륨 에틸헥사노네이트(Cerium Ethylhexanonate, [CH3(CH2)3CH(C2H5)CO2]3Ce)를 0.1g, 이트륨 부톡사이드(Yttrium Butoxide, [CH3(CH2)3O]3Y)를 0.3ml, 칼슘 이소프로폭사이드(Calcium isopropoxide, Ca[OCH(CH3)2]2)를 0.01g 첨가하였다. 여기에 부탄올(Butanol, CH3(CH2)3OH)을 100ml 첨가하여 Magnetic Stirrer를 사용하여 100rpm에서 30분간 교반하였다. 그리고 졸의 겔화를 촉진하기 위하여 H2O를 1ml, HNO3를 0.5ml 첨가하여 100rpm에서 30분간 교반하였다. 그리고 졸용액과 공기중에 존재하는 수분과의 반응을 제거하기 위해 글로브 박스내에서 질소분위기를 사용하였다.
이렇게 제조한 졸을 비이커에 보관하고 여기에 고온초전도 선재를 연속적으로 통과하는 딥코팅(Dip Coating)법을 사용하여 10cm/min의 속도로 코팅하였다. 이렇게 코팅한 졸을 150℃에서 건조한 후 팬케익 형상으로 돌돌 감아서 500℃ 내지 850℃에서 30분간 열처리하였다.
본 발명에 의하여 지르코니아로 코팅시킨 고온초전도 선재는 접착력도 양호하고 치밀한 미세조직을 갖고 있어서 코팅처리된 고온초전도 선재를 둘둘 감아서 열처리하여도 달라붙지 않으며 기존의 방법으로 제조할 수 있는 고온초전도 선재의 길이보다 100배 이상 긴 1km 길이를 갖는 고온초전도 장선재 제조가 가능하게 되었다. 따라서 본 발명에 의하여 제조된 고온초전도 장선재를 고온초전도 전력기기에 활용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 고온초전도 장선재용 열적절연 코팅용액에 있어서,
    50wt% 내지 99.6wt% 첨가된 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide, Zr[O(CH2)3CH3]4)와, 0.1wt% 내지 10wt% 첨가된 마그네슘 에톡사이드(Magnesium Ethoxide, [C2H5O]2Mg)와, 0.1wt% 내지 15wt% 첨가된 세륨 에틸헥사노네이트(Cerium Ethylhexahonate, [CH3(CH2)3CH(C2H5)CO2]3Ce)와, 0.1wt% 내지 15wt% 첨가된 이트륨 부톡사이드(Yttrium Butoxide, [CH3(CH2)3O]3Y)와, 0.1wt% 내지 10wt% 첨가된 칼슘 이소프로폭사이드(Calcium isopropoxide, Ca[OCH(CH3)2]2)와, 지르코늄 부톡사이드의 5배 내지 20배로 첨가된 부탄올(Butanol, CH3(CH2)3OH)과, 지르코늄 부톡사이드의 1/10배로 첨가된 증류수(H2O)와, 지르코늄 부톡사이드의 1/20배로 첨가된 질산(HNO3)으로 구성된 것을 특징으로 하는 고온초전도 장선재용 열적절연 코팅용액.
  2. 고온초전도 장선재용 열적절연 코팅용액의 제조방법에 있어서,
    가) 지르코늄 부톡사이드(Zirconium Butoxide, Zr[O(CH2)3CH3]4)를 질소분위기로 유지된 글로브 박스내의 비이커에 50wt% 내지 99.6wt% 투입하고,
    나) 마그네슘 에톡사이드(Magnesium Ethoxide, [C2H5O]2Mg)를 비이커에 0.1wt% 내지 10wt% 투입하고,
    다) 세륨 에틸헥사노네이트(Cerium Ethylhexanonate, [CH3(CH2)3CH(C2H5)CO2]3Ce)를 비이커에 0.1wt% 내지 15wt% 투입하고,
    라) 이트륨 부톡사이드(Yttrium Butoxide, [CH3(CH2)3O]3Y)를 비이커에 0.1wt% 내지 15wt% 투입하고,
    마) 칼슘 이소프로폭사이드(Calcium isopropoxide, Ca[OCH(CH3)2]2)를 비이커에 0.1wt% 내지 10wt% 투입하고,
    바) 그리고 여기에 부탄올(Butanol, CH3(CH2)3OH)을 지르코늄 부톡사이드의 5매 내지 20배를 첨가하여 Magnetic Stirrer로 100rpm내지 1,000rpm에서 30분내지 10시간 교반하고,
    사) 졸의 겔화를 촉진하기 위하여 H2O를 지르코늄 부톡사이드의 1/10, HNO3를 지르코늄 부톡사이드의 1/20이 되도록 첨가하여 100rpm내지 1,000rpm에서 30분내지 10시간 교반한 것을 특징으로 하는 고온초전도 장선재 열적절연 코팅용액의 제조방법
  3. 고온초전도 선재에 있어서,
    지르코니아 졸 용액을 사용하여 고온초전도 은선재 표면에 코팅하여 제조된1㎞ 이상의 길이로 제조된 것을 특징으로 하는 고온초전도 선재.
  4. 제2항에 있어서, 고온초전도 선재가 니켈선재인 것을 특징으로 하는 고온초전도 선재.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0355720A (ja) * 1989-06-15 1991-03-11 Uingu Haisera:Kk 線材の被覆方法
JPH0982146A (ja) * 1995-09-08 1997-03-28 Kobe Steel Ltd 酸化物超電導線材及びその製造方法
WO1998043253A1 (en) * 1997-03-25 1998-10-01 Nordic Superconductor Technologies A/S Coating of a superconductor
WO2000054286A1 (de) * 1999-03-06 2000-09-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company, Inc. Beschichtungszusammensetzung für metallische leiter und beschichtungsverfahren unter deren verwendung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0355720A (ja) * 1989-06-15 1991-03-11 Uingu Haisera:Kk 線材の被覆方法
JPH0982146A (ja) * 1995-09-08 1997-03-28 Kobe Steel Ltd 酸化物超電導線材及びその製造方法
WO1998043253A1 (en) * 1997-03-25 1998-10-01 Nordic Superconductor Technologies A/S Coating of a superconductor
WO2000054286A1 (de) * 1999-03-06 2000-09-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company, Inc. Beschichtungszusammensetzung für metallische leiter und beschichtungsverfahren unter deren verwendung

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