KR100496996B1 - 초전도 케이블의 진공유지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초전도 케이블의 진공유지구조에 관한 것으로서, 내외부의 금속관 사이에 스페이서를 배치하여서, 이 스페이서에 의해 내외부 금속관을 소정간격 이격되도록 하는 초전도 케이블에 있어서, 상기 스페이서에는 내외부 금속관 사이의 잔류가스를 흡착하는 게더물질이 부착되어서, 장기간 고진공 상태를 유지할 수 있고, 단열 성능이 향상되며, 냉각 코스트가 절감되고, 진공 펌핑을 위한 유지보수 비용도 절감되도록 한 것이다.

Description

초전도 케이블의 진공유지구조{STRUCTURE OF MAINTAINING HIGH VACUUM RATE IN THE SUPERCONDUCTION CABLE}

본 발명은 초전도 케이블의 진공유지구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그 길이가 매우 긴 초전도 전력케이블의 잔류가스를 간편하고도 고르게 제거될 수 있도록 하여서, 장기간 고진공 상태를 유지할 수 있고, 단열 성능이 향상되며, 냉각 코스트가 절감되고, 진공 펌핑을 위한 유지보수 비용도 절감되도록 된 초전도 케이블의 진공유지구조에 관한 것이다.

일반적으로, 초전도란 극저온 상태(-196℃ 이하)에서 도체의 저항이 0으로 되는 것을 말하며, 초전도 케이블은 이러한 특성을 가지는 도체를 사용하여 제조된 전력 케이블이다.

상기 초전도 케이블은 액체질소 통로인 포머 위에 초전도 도체와 전기 절연체를 테이핑하여 제조된 케이블 코어와, 이 케이블 코어를 감싸며 액체 질소의 통로를 형성하고 진공 단열층을 형성하는 크라이오스탯(cryostat)으로 구성된다.

이중에서, 상기 크라이오스탯은 도 1에서와 같이, 주름관으로 된 내부 금속관(10)과 외부 금속관(15) 사이를 고진공으로 유지하여 단열되도록 하고, 반사열을 차단하기 위해 도시되지 않은 다층절연체를 테이핑하여서, 외부의 상온과 액체질소의 극저온 사이에 열교환을 차단하게 된다.

또한, 내외부 금속관(10,15)과 중간의 다층절연체와의 열 접촉을 막고, 두 금속관 사이의 동심유지를 위하여 스페이서(20)를 테이핑하게 되는데, 이때 사용되는 스페이서(20)는 통상 테프론이나 폴리에스터 선재를 나선형으로 권취하여 내외부 금속관(10,15) 사이에 배치하게 된다.

그런데, 이러한 종래 크라이오스탯(1)의 문제 중의 하나로 내외부 금속관(10,15)과 절연체 등에서 잔류가스(G)가 발생되어 고진공을 유지하기 어렵다는 것이다.

즉, 타 분야의 일반적인 저온용기는 그 길이가 길지 않기 때문에, 제조시 초음파 세척하거나 로에서 가열하면 잔류가스(G)를 제거하기가 비교적 용이하지만, 초전도 전력 케이블에 사용되는 크라이오스탯(1)의 경우에는 그 길이가 수백미터에 이르기 때문에, 초음파 세척하거나 로에서 가열하여 잔류가스(G)를 제거하는 것이 매우 어려운 문제점이 있다.

그렇다고, 크라이오스탯(1)에 발생된 잔류가스(G)를 제거하지 않으면, 진공도 저하 및 이에 따른 단열 성능의 저하로 냉각 코스트가 증가되고, 주기적인 진공 펌핑을 위한 유지보수 비용이 상승되는 문제점이 있다.

그 외에도, 초전도체의 임계 온도에 영향을 주어 시스템의 전기적 신호전달 특성을 저하시킬 우려도 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 길이가 매우 긴 초전도 전력케이블의 잔류가스를 간편하고도 고르게 제거될 수 있도록 하여서, 장기간 고진공 상태를 유지할 수 있고, 단열 성능이 향상되며, 냉각 코스트가 절감되고, 진공 펌핑을 위한 유지보수 비용도 절감되도록 된 초전도 케이블의 진공유지구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 내외부의 금속관 사이에 스페이서를 배치하여서, 이 스페이서에 의해 내외부 금속관을 소정간격 이격되도록 하는 초전도 케이블에 있어서,

상기 스페이서에는 내외부 금속관 사이의 잔류가스를 흡착하는 게더물질이 부착된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블의 진공유지구조를 제공한다.

위에서, 상기 게더물질은 합성수지재로 된 메쉬망에 부착되어 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 게더물질은 원형이나 다각형의 통에 담겨져 메쉬망에 소정간격으로 부착된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 금속관은 주름관으로 이루어지고, 상기 게더물질이 담겨지는 통은 그 사이즈가 주름관의 피치 이상으로 형성되어서 주름관의 골에 묻혀지지 않도록 하며, 배치 간격은 주름관 피치의 2~20배가 되도록 한 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 게더물질은 차콜, 제올라이트, 흑연을 이용하고, 상기 게더물질이 부착된 메쉬망은 내외부의 금속관 사이의 원주를 적어도 4등분한 위치에 등간격으로 배치되며, 상기 게더물질은 하나의 메쉬망 전후면에 모두 부착되거나 2개의 메쉬망 사이에 부착되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 크라이오스탯의 단면도이고, 도 3은 본 발명을 구성하는 게더물질을 담는 통의 사시도이다.

도시된 바에 따르면, 상기 크라이오스탯(1)은 내외부 금속관(10,15)을 스페이서(20)에 의해 소정간격 이격되게 동축적으로 배치하되, 상기 스페이서(20)는 메쉬망(21)에 소정간격으로 게더물질(25)을 부착하여서 이 게더물질(25)에 의해 잔류가스(G)를 흡착하여서, 크라이오스탯(1) 내부를 장기간 고진공으로 유지하므로써, 단열성능을 향상시키고, 유지보수비용을 절감할 수 있도록 한 것이다.

상기 내외부 금속관(10,15)은 주름관 형태로 제조되며, 그 사이에 도시되지 않은 다층절연체를 테이핑하는 것은 종래와 동일하다.

이때, 본 발명에 따른 게더물질(25)을 부착한 스페이서(20)는 다층절연체의 안쪽이나 중간 또는 외부 어느 곳에 테이핑하더라도 내외부 금속관(10,15)을 서로 소정간격 이격되게 하여 열적으로 분리되도록 하면 된다.

상기 게더물질(25)은 크라이오스탯(1) 내부의 잔류가스(G)를 흡수하는 물질로서, 주로 차콜(charcoal), 제올라이트(zeolite), 흑연 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 잔류가스를 흡착할 수 있는 공지의 흡착제가 사용되는 것도 가능하다.

이러한 게더물질(25)은 원형이나 다각형의 통(23)에 분말형태로 담겨져서 상기 메쉬망(21)에 접착제로 부착되어 설치되며, 상기 통(23)은 도 3에서와 같이, 그 둘레부에 다수개의 통공(24)이 형성되고, 입구에는 게더물질(25)의 입자보다 작은 메쉬를 갖는 메쉬망(26)으로 덮어씌워진다.

또한, 상기 통(23)의 사이즈는 도 2에서와 같이, 내외부 금속관(10,15)의 주름피치 이상으로 형성되어서 골에 묻혀지지 않도록 하며, 배치 간격은 내외부 금속관(10,15) 주름피치의 2~20배가 되도록 적절한 간격으로 고르게 부착한다.

또한, 상기 게더물질(25)은 내외부 금속관(10,15) 사이에 메쉬망(21)이 한겹으로 테이핑될 경우에는 이 메쉬망(21)의 전후면에 모두 부착되고, 상기 메쉬망(21)이 두 겹으로 테이핑될 때에는 그 사이에 1열로 부착된다.

상기 메쉬망(21)은 단열성능이 우수한 테프론이나 폴리에스터 등의 합성수지로 이루어지며, 주름관으로 이루어진 내외부 금속관(10,15) 사이의 원주상에 90°간격으로 배치되어 내외부 금속관(10,15)이 서로 소정간격 이격되어 동축적으로 배치되도록 한다.

이러한 메쉬망(21)은 내외부 금속관(10,15) 사이에 한 겹으로 테이핑될 수도 있고, 두 겹 이상으로 테이핑될 수도 있다. 이러한 메쉬망(21)은 내부 금속관(10)에 다층절연체가 테이핑되기 전이나 다층절연체와 다층절연체 사이 또는 다층절열체가 테이핑된 후 그 위에 어디에도 테이핑이 가능하다.

한편, 도 4는 메쉬망(21)에 게더물질을 담은 통(23)이 부착되는 모습을 보인 스페이서(20)의 평면도이다.

이상의 구성에 의한 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 내외부 금속관(10,15) 사이에는 도 2에서와 같이, 게더물질(25)이 구비된 스페이서(20)가 테이핑되어서, 진공펌핑되지 않은 잔류가스(G)나 내외부 금속관(10,15) 또는 다층절연체에서 발생되는 잔류가스(G)를 상기 게더물질(25)이 흡착하여 장기간 고진공상태를 유지하게 된다.

더욱이, 상기 크라이오스탯(1)에는 게더물질(25)이 부착된 메쉬망(21)을 스페이서(20)로 이용하기 때문에, 다층절연체를 테이핑하는 일반 테이핑장치로도 간편하게 테이핑 작업이 가능하여서 별도의 장비가 불필요하고, 수백미터의 케이블용 크라이오스탯(1)에도 게더물질(25)을 고르게 배분시켜서 균일한 잔류가스(G) 흡착효과를 얻을 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 스페이서에 부착된 게더물질에 의해 크라이오스탯 내부의 잔류가스가 흡착 제거되므로, 장기간 고진공 상태로 유지되어, 단열 성능이 향상되고, 이에 따른 냉동 부하량이 줄어들게 되며, 진공펌핑을 위한 유지보수 비용도 절감되는 이점이 있다.

또한, 상기 스페이서는 게더물질이 부착된 시트 형태의 메쉬망을 이용하기 때문에, 일반 테이핑장치로도 간편하게 테이핑 작업이 가능하여서 별도의 전용장비가 불필요하고 작업도 용이한 장점이 있다.

도 1은 종래 크라이오스탯의 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 크라이오스탯의 단면도.

도 3은 본 발명을 구성하는 게더물질을 담는 통의 사시도.

도 4는 본 발명을 구성하는 스페이서의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 크라이오스탯 10 : 내부 금속관

15 : 외부 금속관 20 : 스페이서

21 : 메쉬망 23 : 통

25 : 게더물질

Claims (7)

1. 내외부의 금속관 사이에 스페이서를 배치하여서, 이 스페이서에 의해 내외부 금속관을 소정간격 이격되도록 하는 초전도 케이블에 있어서,

   상기 스페이서에는 내외부 금속관 사이의 잔류가스를 흡착하는 게더물질이 부착된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블의 진공유지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 게더물질은 합성수지재로 된 메쉬망에 부착되어 구비된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블의 진공유지구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 게더물질은 원형이나 다각형의 통에 담겨져 메쉬망에 소정간격으로 부착된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블의 진공유지구조.
4. 제 1항에 있어서, 상기 금속관은 주름관으로 이루어지고, 상기 게더물질이 담겨지는 통은 그 사이즈가 주름관의 피치 이상으로 형성되어서 주름관의 골에 묻혀지지 않도록 하며, 배치 간격은 주름관 피치의 2~20배가 되도록 한 것을 특징으로 하는 초전도 케이블의 진공유지구조.
5. 제 1항에 있어서, 상기 게더물질은 차콜, 제올라이트 또는 흑연인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블의 진공유지구조.
6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 게더물질이 부착된 메쉬망은 내외부의 금속관 사이의 원주를 적어도 4등분한 위치에 등간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블의 진공유지구조.
7. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 게더물질은 하나의 메쉬망 전후면에 모두 부착되거나 2개의 메쉬망 사이에 부착된 것을 특징으로 하는 초전도 케이블의 진공유지구조.