KR101337432B1 - Joining methods of rebco coated conductor tapes with silver protecting layers by diffusion junction process - Google Patents

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KR101337432B1
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이해근
박연주
신현진
오영근
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a binding method for second generation superconducting wire rods. The method is characterized in that a lap joint is formed by overlapping parts of silver protection layers of second generation superconducting wire rods and the second generation superconducting wire rods are diffused-bonded by applying heat and pressure to diffuse the overlapped parts of the silver protection layers. The method is capable of boding the superconducting wire rods only using a thermal treatment process within a short period of time in an easy and simple manner with no need to use an additional process of oxidizing the wire rods in the oxygen atmosphere. [Reference numerals] (300) Form a lap joint by overlapping parts of the silver protection layers of two strings of the second generation superconducting wire rods;(310) Fix the two strings of the second generation superconducting wire rods using a holder;(320) Diffused-bond the two strings of the second generation superconducting wire rods by applying heat and pressure to diffuse the overlapped parts of the silver protection layers;(AA) Start;(BB) End

Description

2세대 고온 초전도 선재의 은보호층 확산에 의한 접합방법{Joining methods of ReBCO coated conductor tapes with silver protecting layers by diffusion junction process}Joining methods of ReBCO coated conductor tapes with silver protecting layers by diffusion junction process

본 발명은 2 가닥의 2세대 고온 초전도 선재 접합방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온에서 열처리 공정을 거치는 동안 초전도 선재의 물질인 ReBa2Cu3O7 -x에서 산소(O)가 빠져 나와 상기 초전도 선재 물질이 상변화를 일으키지 않도록 400 ℃ 이내의 저온에서 은보호층을 확산접합하는 열처리 공정을 함으로써, 초전도성을 잃어버리지 않도록 하는 2세대 고온 초전도 선재 접합방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for joining two strands of a second generation high temperature superconducting wire, and more particularly, oxygen (O) is released from the ReBa 2 Cu 3 O 7 -x material of the superconducting wire during the heat treatment at high temperature. It relates to a second generation high temperature superconducting wire bonding method in which the superconducting wire material does not lose superconductivity by performing a heat treatment process of diffusion bonding the silver protective layer at a low temperature within 400 ° C. so as not to cause a phase change.

2세대 고온 초전도 선재(2G High Temperature Superconducting tape)는 다단계 공정으로 여러 금속 및 산화물층을 에피텍셜(epitaxial)형으로 적층시켜 테이프 형상으로 제조한다. 이렇게 제작된 2세대 고온 초전도 선재는 끝단부가 생기기 마련이며 이러한 끝단부를 연결하는 과정은 선재의 장선화 및 영구전류모드 운전에 있어 반드시 필요하다. 이러한 이유로 마치 하나의 선재를 이용하는 것과 같이 2세대 고온 초전도 선재의 끝단부를 연결하는 기술이 요구되지만 초전도 선재간의 접합부위는 일반적으로 접합되지 않은 초전도 선재의 부위보다 임계전류 감소 및 접합 저항 발생 등의 요인으로 초전도 특성이 저하된다. 따라서 영구전류모드형 초전도 응용기기 제작에 있어 초전도 특성은 접합부위에 크게 의존할 수밖에 없다.
2G high temperature superconducting tape (2G High Temperature Superconducting tape) is a multi-step process to produce a tape shape by stacking multiple metal and oxide layers in an epitaxial (epitaxial) shape. The second-generation high-temperature superconducting wire manufactured as described above has end portions, and the process of connecting these ends is essential for wire line lengthening and permanent current mode operation. For this reason, it is necessary to connect the ends of 2nd generation high temperature superconducting wires as if using a single wire, but the joints between the superconducting wires generally have a factor such as the reduction of the critical current and the generation of the joint resistance than those of the nonconductive superconducting wires. As a result, the superconducting properties are lowered. Therefore, the superconducting characteristics of the permanent current mode superconducting applications are highly dependent on the junction.

도 1은 2세대 고온 초전도 선재(ReBCO-CC)의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of the second generation high temperature superconducting wire (ReBCO-CC).

도 1에서 보는 바와 같이, 2세대 고온 초전도 선재(10)는 적층구조로 테이프 형상으로 제작된 선재이다. As shown in FIG. 1, the second generation high temperature superconducting wire 10 is a wire rod manufactured in a laminated structure.

2세대 고온 초전도 선재(10)는 기판층(11, substrate), 완충층(12, buffer layer), 초전도층(13, ReBCO layer) 및 은보호층(14, silver protecting layer)의 순서로 적층되어 구성된다.The second generation high temperature superconducting wire 10 is formed by stacking in order of a substrate layer 11, a buffer layer 12, a superconducting layer 13, a ReBCO layer, and a silver protecting layer 14. do.

기판층(11)은 Ni 또는 Ni합금 등 금속계 물질을 재료로 사용하고, 압연 및 열처리하여 큐브 집합조직(cube texture)을 형성하여 제작된다. The substrate layer 11 is manufactured by using a metallic material such as Ni or a Ni alloy as a material, and rolling and heat-treating to form a cube texture.

완충층(12)은 ZrO2, CeO2, YSZ, Y2O3 또는 HfO2 등의 재료로 단일층 또는 다수의 층으로 기판층(11) 위에 에피택셜하게 적층된다. The buffer layer 12 is epitaxially stacked on the substrate layer 11 in a single layer or multiple layers of a material such as ZrO 2 , CeO 2 , YSZ, Y 2 O 3, or HfO 2 .

초전도층(13)은 ReBa2Cu3O7 -x계로 대표되는 산화물 초전도 재료로 이루어진다. 즉, Re:Ba:Cu의 몰 비율은 1:2:3이고, 이에 대한 산소(O)의 몰비율은 일반적으로 6.4 내지 7로 구성된다. 초전도층(13)을 구성하는 산화물 초전도체의 산소량이 변동함으로써 초전도층(13)의 특성이 크게 변화되므로 상기 산소의 몰비율은 일정하게 유지시켜주어야 한다. The superconducting layer 13 is made of an oxide superconducting material represented by ReBa 2 Cu 3 O 7 -x system. That is, the molar ratio of Re: Ba: Cu is 1: 2: 3, and the molar ratio of oxygen (O) to it is generally composed of 6.4 to 7. As the oxygen content of the oxide superconductor constituting the superconducting layer 13 varies greatly, the properties of the superconducting layer 13 are greatly changed, so the molar ratio of oxygen must be kept constant.

은보호층(14)은 초전도층(13)을 전기적으로 안정화시키기 위하여 초전도층(13) 상부에 적층되며, 2세대 고온 초전도 선재(10)에 과전류가 흐를 경우, 2세대 고온 초전도 선재(10)를 보호하기 위해 전기저항이 상대적으로 낮은 금속물질로 구성된다. 예를 들면, 은 또는 동 등의 전기저항이 낮은 금속물질 또는 스테인리스 등이 이용될 수 있다.
The silver protective layer 14 is stacked on top of the superconducting layer 13 to electrically stabilize the superconducting layer 13. When the overcurrent flows in the second generation high temperature superconducting wire 10, the second generation high temperature superconducting wire 10 is formed. It is composed of a metal material with relatively low electrical resistance to protect it. For example, a metal material having a low electrical resistance such as silver or copper, stainless steel, or the like may be used.

도 2는 종래의 2세대 고온 초전도 선재의 상전도 접합의 단면도 및 전류의 흐름을 표시한 도면이다.2 is a view showing a cross-sectional view of a phase conduction junction of a conventional second generation high temperature superconducting wire and the flow of current.

도 1과 도 2를 참조하면, 2개의 2세대 고온 초전도 선재(10)를 연결하기 위해 접촉된 은보호층(14) 부위에 솔더(15, solder)를 매개로 한 접합이 이루어진다. 이때, 전류의 흐름(16)이 은보호층(14) 및 솔더(15)를 지나게 되어 접합 저항의 발생을 피할 수 없게 된다. 접합 저항에 의하여 전류가 흐를 때 열이 발생하게 되고, 열이 발생하면 접합부위에 온도가 올라가게 된다. 극한 경우 온도 상승으로 인해 낮은 온도에서 초전도 성질을 나타내는 초전도체가 상전도로 전이될 수 있으며 상전도로 전이되지 않는다고 하더라도, 온도를 낮추기 위한 냉각 비용이 많이 들게 되는 문제점들이 발생한다. 무엇보다도, 이 경우 초전도 선재의 접합은 솔더링(soldering)에 의한 접합을 이용하므로 접합부위에 솔더 물질의 저항이 반드시 상존하게 된다.Referring to FIGS. 1 and 2, a solder 15 is bonded to a portion of the silver protective layer 14 contacted to connect two second generation high temperature superconducting wires 10. At this time, the flow of current 16 passes through the silver protective layer 14 and the solder 15 so that the generation of the bonding resistance is inevitable. When the current flows due to the junction resistance, heat is generated, and when heat is generated, the temperature rises at the junction. In extreme cases, even if the superconductor exhibiting superconducting properties at low temperatures may be transferred to the phase conduction and the phase conduction does not, the cooling costs for lowering the temperature may be high. Above all, in this case, the superconducting wire is bonded by soldering, so that the resistance of the solder material always exists at the joint.

한편, 초전도 판재를 이용하여 제1 세대 고온 초전도 선재인 BSCCO 선재를 접합하는 기술의 일례가 [대한민국 등록특허 10-0360292호(2002.10.26.공개), "고온 초전도 테이프 선재의 초전도 접합 방법"](이하 선행기술 1)에 개시되어 있다. 상기 선행기술 1은 최종 열처리된 다심 고온 초전도 테이프 선재를 초전도결합이 이루어지도록 접합하는 방법에 관한 것으로서, 은 또는 은 합금 및 초전도 필라멘트로 구성되고 최종 열처리가 완료된 2개의 다심 고온 초전도 테이프 선재를 동일한 경사각으로 깎아내고, 단심 초전도 선재를 제조하여 은 또는 은 합금을 제거한 후에 상기 다심 고온 초전도 테이프 선재의 경사면의 면적과 동일한 면적을 갖는 고온 초전도 판재로 만들어서, 접합시킬 2개의 다심 고온 초전도 테이프 선재의 양 경사면 사이에 삽입하며, 상기 접합시킬 2개의 다심 고온 초전도 테이프 선재의 경사면이 맞닿은 부위를 일정한 소재로 감싼 후에 그 감싼 부위를 소정의 압력으로 가압하여 고정시키고, 그 접합부위를 일정 온도에서 일정시간 열처리를 거치는 초전도 접합에 대한 기술이다. On the other hand, an example of a technique for joining BSCCO wire, which is a first generation high temperature superconducting wire using superconducting plate, is described in [Korean Patent Registration No. 10-0360292 (published on October 26, 2002), "Superconducting Bonding Method of High Temperature Superconducting Tape Wire". (Hereinafter referred to as prior art 1). The prior art 1 relates to a method of joining the final heat-treated multi-core high temperature superconducting tape wire to superconductivity bonding, comprising the same inclination angle of the two multi-core high temperature superconducting tape wire composed of silver or silver alloy and superconducting filament and the final heat treatment is completed. The two inclined surfaces of the two multiconducting high temperature superconducting tape wires to be joined by cutting into a single core superconducting wire, removing the silver or the silver alloy, and then forming a high temperature superconducting plate having the same area as that of the inclined surface of the multicore high temperature superconducting tape wire. It is inserted between the two multi-core high-temperature superconducting tape wire to be bonded, wrapped around the contact portion of the inclined surface with a certain material, and then press the wrapped portion at a predetermined pressure to fix it, and the bonded portion is subjected to heat treatment for a predetermined time at a predetermined temperature. For superconducting splicing Technology.

상기 선행기술 1은 상전도의 솔더(solder)를 이용하여 접합하는 대신 초전도 판재를 이용하여 접합함으로써, 초전도체 필라멘트의 접합 확률을 증가시켜 초전도 접합부위의 임계전류를 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 그러나 선행기술 1은 초전도 판재를 2 가닥의 초전도층의 사이에 끼움으로써 실제적으로 2개의 접합부위를 형성한다. 즉, 하나의 초전도 선재 가닥과 초전도 판재와의 접합, 초전도 판재와 다른 하나의 초전도 선재 가닥와의 접합이 형성된다. 따라서 2 가닥의 초전도 선재의 초전도층이 직접 접촉하는 것보다 2배의 접합부위를 가짐으로써, 임계전류 또는 임계전류 밀도의 저하가 더 많이 생길 수 있는 문제점이 발생한다.The prior art 1 has the advantage of improving the critical current of the superconducting junction by increasing the probability of joining the superconducting filaments by joining using a superconducting plate instead of bonding using a phase-conducting solder (solder). However, the prior art 1 actually forms two joints by sandwiching the superconducting plate between two strands of superconducting layer. That is, the junction between one superconducting wire strand and the superconducting plate, and the junction between the superconducting plate and the other superconducting wire strand are formed. Therefore, since the superconducting layer of two strands of superconducting wires has a junction portion twice as large as that in direct contact, a problem in which the threshold current or the threshold current density decreases may occur more.

한편, 선행기술 1은 통상 분말 충진법에 의해 제조된 제 1세대 고온 초전도 선재를 접합하는 것으로, 분말(powder)이 튜브 안에서 넣어지는 구조를 가지고 있다. 따라서 반도체의 박막을 증착시키는 것과 같이 다양한 방법에 의해 적층구조를 가지는 제 2세대 초전도 선재에 그대로 적용하는 것은 어려움이 있다. 예를 들면, 초전도층이 얇아 경사각을 깎았을 때 경사면의 면적이 충분하지 않은 등의 문제가 예상된다. 또한, 제2 세대 초전도 선재의 재료(ReBCO 물질)은 결정이 방향성을 갖게 성장하면 상대적으로 임계전류가 높은 특성을 가진다. 그러므로 2 가닥의 제2 세대 선재를 직접 접촉시켜 접합하려면, 접합되는 부분에서도 서로 다른 2 가닥의 선재가 서로 결정의 방향성을 갖도록 고온에서 용융점까지 열처리하는 공정이 필요할 것이다. On the other hand, the prior art 1 is to join the first generation high temperature superconducting wire, usually produced by the powder filling method, has a structure in which the powder (powder) is put in the tube. Therefore, it is difficult to apply it as it is to the second generation superconducting wire having a laminated structure by various methods such as depositing a thin film of a semiconductor. For example, when the superconducting layer is thin and the angle of inclination is cut off, problems such as insufficient area of the inclined surface are expected. In addition, the material of the second generation superconducting wire (ReBCO material) has a relatively high critical current when the crystal grows directionally. Therefore, in order to directly join two stranded second-generation wire rods, a process of heat treatment from high temperature to a melting point will be required so that two different strands of wire strands may have crystal orientations.

또 다른 선행기술로서, [대한민국 등록특허 10-0964354호(2010.02.12.공개), "초전도층의 직접 용융확산에 의한 2세대 초전도 선재의 접합방법"](이하 선행기술 2)이 공개되어 있다. 상기 선행기술 2는 제2 세대 선재 2 가닥의 은보호층을 식각하여 초전도층을 직접 용융공정처리(melt-textured process)해주어 초전도결합이 이루어지도록 접합하는 방법에 관한 것으로서, 은으로 구성된 은보호층을 화학적인 방법으로 식각하고, 초전도층을 드러내어 초전도층이 맞닿은 부위를 상, 하 2개의 금속판으로 감싼 후에 소정의 압력으로 가압하여 체결시키고, 그 접합부위를 일정 온도에서 일정시간 열처리를 거치는 초전도 접합에 대한 기술이다. 상기 선행기술 2는 상전도의 솔더(solder)를 이용하여 접합하는 대신 초전도층을 이용하여 직접 접합함으로써, 초전도층 간에 직접 용융시키고 확산시켜 초전도 접합 부위의 접합 저항이 발생하지 않는 이점이 있다. 그러나 선행기술 2에서 2 가닥의 제 2세대 선재의 접합부위를 용융하기 위해서는 900 ℃가 넘는 고온에서 열처리(annealing)를 해주어야 한다. 하지만 고온에서 열처리 공정을 거치는 동안 초전도 선재의 물질인 ReBa2Cu3O7-x에서 산소(O)가 빠져나오게 되므로 산소의 결핍으로 인한 상기 초전도 선재 물질이 상변화를 일으켜 초전도성을 잃어버리는 문제가 예상되고, 이러한 이유로 빠져나온 산소를 채워주어 초전도성을 회복시켜주는 단계를 거치게 되는데 이 공정은 매우 긴 시간을 필요로 하는 등의 문제점이 예상된다. 따라서, 900 ℃가 넘는 고온에서 열처리하지 않으면서도 2세대 고온 초전도 선재를 접합시키는 방법이 필요한 실정이다.As another prior art, Korean Patent Registration No. 10-0964354 (published on Feb. 12, 2010), "A method for joining a second generation superconducting wire by direct melt diffusion of a superconducting layer"] (hereinafter, prior art 2) is disclosed. . The prior art 2 relates to a method of bonding the superconducting layer by direct melt-textured process by etching the silver protective layer of the second-generation wire rod 2 strands to form a superconducting bond. Is etched by a chemical method, the superconducting layer is exposed, the area where the superconducting layer is in contact with the upper and lower metal plates is wrapped, pressurized to a predetermined pressure and fastened, and the joint is subjected to heat treatment at a predetermined temperature for a predetermined time. For technology. The prior art 2 has the advantage that the junction resistance of the superconducting junction site does not occur by directly melting and diffusion between the superconducting layers by directly bonding using a superconducting layer instead of bonding using a phase conductive solder. However, in order to melt the joining portion of the second strand of the second generation wire in the prior art 2, it has to be annealed at a high temperature of more than 900 ℃. However, the oxygen (O) is released from the ReBa 2 Cu 3 O 7-x material of the superconducting wire during the heat treatment process at a high temperature, so the superconducting wire material due to the oxygen deficiency causes a phase change and loses superconductivity. It is expected, and for this reason, the step of restoring the superconductivity by filling the oxygen escaped, the process is expected to require a very long time and the like. Therefore, there is a need for a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire without heat treatment at a high temperature of more than 900 ℃.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 산소 분위기로 산화시키는 추가 공정이 필요 없어 열처리 공정만으로 단시간 내에 쉽고 간단하게 초전도 선재를 접합할 수 있는 2세대 초전도 선재 접합 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a second generation superconducting wire joining method that can be easily and simply bonded to the superconducting wire in a short time only by the heat treatment process is not necessary to oxidize in an oxygen atmosphere.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위한 제1 실시 예로서, 2세대 초전도 선재 2가닥의 은보호층 일부가 겹쳐지도록 서로 맞대어 랩 조인트(lap joint)를 형성하는 단계; 및 상기 겹쳐진 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합하는 단계를 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 접합하는 방법을 제공한다.The present invention provides a first embodiment for achieving the above object, the step of forming a lap joint (lap joint) against each other to overlap a portion of the second protective layer of the second generation of superconducting wire rod; And diffusion bonding the second strand of the second generation superconducting wire to the temperature and pressure at which the overlapped silver protective layer is diffused.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 2세대 초전도 선재 2가닥의 은보호층 일부가 겹쳐지도록 서로 맞댄 상태에서 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 홀더로 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the second generation of the second superconducting wire may further comprise the step of fixing the second generation of the superconducting wire of the second strand superconducting wire with a holder in a state in which they overlap each other.

이때, 상기 홀더는 2개의 금속판 및 상기 2개의 금속판을 체결하는 체결수단을 포함하고, 상기 홀더는 500 °C 이상에서 내열성을 가지는 물질로 제조되며, 상기 2개의 금속판 사이에 상기 2세대 초전도 선재 2가닥을 두고 상기 체결수단으로 상기 2개의 금속판을 체결할 수 있다.At this time, the holder includes two metal plates and fastening means for fastening the two metal plates, the holder is made of a material having heat resistance at 500 ° C or more, the second generation superconducting wire 2 between the two metal plates It is possible to fasten the two metal plates with the fastening means leaving a strand.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위한 제2 실시 예로서, 2세대 초전도 선재 2가닥의 은보호층의 일부와 별도의 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 버트 조인트(butt joint)를 형성하는 단계; 및 상기 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합하는 단계를 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법을 제공한다. According to a second embodiment of the present invention, a butt joint is formed by abutting a portion of a silver protective layer of two second-generation superconducting wires and a silver protective layer of a separate piece of superconducting wire. step; And diffusion bonding the second strand of the second generation superconducting wire to the temperature and pressure at which the silver protective layer is diffused.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 2세대 초전도 선재 2가닥의 은보호층의 일부와 별도의 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 버트 조인트(butt joint)를 형성한 상태에서 상기 버트 조인트를 홀더로 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the butt joint in a state in which a butt joint is formed by abutting a portion of the silver protective layer of the second strand of second generation superconducting wire and one silver protective layer of a separate piece of superconducting wire. It may further comprise the step of fixing to a holder.

이때, 상기 홀더는 2개의 금속판 및 상기 2개의 금속판을 체결하는 체결수단을 포함하고, 상기 홀더는 500 °C 이상에서 내열성을 가지는 물질로 제조되며, 상기 2개의 금속판 사이에 상기 2세대 초전도 선재 2가닥을 두고 상기 체결수단으로 상기 2개의 금속판을 체결할 수 있다.At this time, the holder includes two metal plates and fastening means for fastening the two metal plates, the holder is made of a material having heat resistance at 500 ° C or more, the second generation superconducting wire 2 between the two metal plates It is possible to fasten the two metal plates with the fastening means leaving a strand.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위한 제3 실시 예로서, 2세대 초전도 선재 2가닥 중 1 가닥의 일단으로부터 소정의 길이의 은보호층을 화학적으로 식각하여 은보호층을 제거하는 단계; 상기 은보호층이 제거된 2세대 초전도 선재의 노출된 초전도체층과 다른 2세대 초전도 선재의 은보호층 일부를 겹치도록 맞대어 랩 조인트(lap joint)를 형성하는 단계; 및 상기 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합하는 단계를 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법을 제공한다.According to a third embodiment of the present invention, there is provided a method of removing a silver protective layer by chemically etching a silver protective layer having a predetermined length from one end of two strands of a second generation superconducting wire; Forming a lap joint by overlapping the exposed superconductor layer of the second generation superconducting wire from which the silver protection layer has been removed and a part of the silver protection layer of the second generation superconducting wire; And diffusion bonding the second strand of the second generation superconducting wire to the temperature and pressure at which the silver protective layer is diffused.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 형성된 랩 조인트를 홀더로 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the method may further include fixing the formed wrap joint with a holder.

이때, 상기 홀더는 2개의 금속판 및 상기 2개의 금속판을 체결하는 체결수단을 포함하고, 상기 홀더는 500 °C 이상에서 내열성을 가지는 물질로 제조되며, 상기 2개의 금속판 사이에 상기 2세대 초전도 선재 2가닥을 두고 상기 체결수단으로 상기 2개의 금속판을 체결할 수 있다.At this time, the holder includes two metal plates and fastening means for fastening the two metal plates, the holder is made of a material having heat resistance at 500 ° C or more, the second generation superconducting wire 2 between the two metal plates It is possible to fasten the two metal plates with the fastening means leaving a strand.

본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 은보호층을 제거하는 단계는, 상기 2세대 초전도 선재의 2가닥 중 1 가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이를 제외한 은보호층 부분에 레지스트를 도포하는 단계; 및 상기 2세대 초전도 선재의 2가닥 중 1 가닥에 대하여 상기 일단으로부터 상기 소정의 길이까지의 은보호층을 에칭으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, the removing of the silver protective layer may include applying a resist to a portion of the silver protective layer except for a predetermined length from one end of the two strands of the second generation superconducting wire; And etching the silver protective layer from the one end to the predetermined length with respect to one of the two strands of the second generation superconducting wire.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 랩 조인트(lap joint)를 형성하는 단계는, 은보호층을 제거하지 않은 2세대 초전도 선재의 일단을, 은보호층 일부를 제거함으로써 형성된 2세대 초전도 선재의 단차부분에 닿게 하여 은보호층과 초전도층을 밀착하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of forming the lap joint (lap joint), the second generation superconducting wire formed by removing one portion of the second pass superconducting wire, which does not remove the silver protective layer, the silver protective layer By contacting the step portion of the may include the step of making the silver protective layer and the superconducting layer in close contact.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위한 제4 실시 예로서, 상기 2세대 초전도 선재 2가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이의 은보호층을 화학적으로 식각하여 은보호층을 제거하는 단계; 상기 은보호층이 제거된 2세대 초전도 선재 2가닥의 노출된 초전도체층과 별도의 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 버트 조인트(butt joint)를 형성하는 단계; 및 상기 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합하는 단계를 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법을 제공한다.According to a fourth embodiment of the present invention, there is provided a method of removing a silver protective layer by chemically etching a silver protective layer having a predetermined length from one end of the second strand of second generation superconducting wire; Forming a butt joint by contacting the exposed superconductor layer of the second-generation superconducting wire 2 strands from which the silver protective layer is removed and the silver protective layer of a separate piece of superconducting wire; And diffusion bonding the second strand of the second generation superconducting wire to the temperature and pressure at which the silver protective layer is diffused.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 형성된 버트 조인트를 홀더로 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the method may further include fixing the formed butt joint with a holder.

이때, 상기 홀더는 2개의 금속판 및 상기 2개의 금속판을 체결하는 체결수단을 포함하고, 상기 홀더는 500 °C 이상에서 내열성을 가지는 물질로 제조되며, 상기 2개의 금속판 사이에 상기 2세대 초전도 선재 2가닥을 두고 상기 체결수단으로 상기 2개의 금속판을 체결할 수 있다.At this time, the holder includes two metal plates and fastening means for fastening the two metal plates, the holder is made of a material having heat resistance at 500 ° C or more, the second generation superconducting wire 2 between the two metal plates It is possible to fasten the two metal plates with the fastening means leaving a strand.

본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 은보호층을 제거하는 단계는, 상기 2세대 초전도 선재 2가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이를 제외한 은보호층 부분에 레지스트를 도포하는 단계; 및 상기 2세대 초전도 선재 2가닥에 대하여 상기 일단으로부터 상기 소정의 길이까지의 은보호층을 에칭으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, the removing of the silver protective layer may include: applying a resist to a portion of the silver protective layer except for a predetermined length from one end of the second strand of second generation superconducting wire; And etching the silver protective layer from the one end to the predetermined length with respect to the second strand of the second generation superconducting wire.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 버트 조인트를 형성하는 단계는, 은보호층을 포함하는 상기 초전도 선재 조각 양 끝단이, 은보호층이 식각된 2 가닥의 2세대 초전도 선재의 단차부분에 각각 닿게 하여 은보호층과 초전도층을 밀착하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of forming the butt joint, both ends of the superconducting wire piece including a silver protective layer, the second step of the second generation superconducting wire of the two-layer superconducting wire etched silver protective layer Each contact may include the step of bringing the silver protective layer and the superconducting layer into close contact with each other.

본 발명에 따르면, 400 ℃ 이내의 저온에서 열처리 공정이 진행되므로 고온에서 열처리 공정을 거치는 동안 발생할 수 있는 문제점 즉, 초전도 선재의 물질인 ReBa2Cu3O7-x에서 산소(O)가 빠져 나와 상기 초전도 선재 물질이 상변화를 일으켜 초전도성을 잃어버리지 않는다. 또한, 본 발명에 따르면, 산소 분위기로 산화시키는 추가 공정이 필요 없어 열처리 공정만으로 단시간 내에 쉽고 간단하게 초전도 선재를 접합할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면, 별도의 솔더를 사용하지 않으므로 솔더를 사용하였을 때 발생하는 접합저항이 없으며, 은보호층을 직접 확산시켜 접합하므로 접합저항이 매우 작아 실제 응용기기에 적용했을 때 영구전류모드와 유사한 효과가 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 의해 연결된 2세대 초전도 선재는 은보호층을 포함시키는 구조로 제작되므로 실제 초전도 시스템 제작 및 상용화에 이용하기 편리하다.According to the present invention, since the heat treatment process is performed at a low temperature within 400 ℃, the problem that may occur during the heat treatment process at a high temperature, that is, oxygen (O) is released from the ReBa 2 Cu 3 O 7-x material of the superconducting wire The superconducting wire material does not cause a phase change and lose superconductivity. In addition, according to the present invention, there is no need for an additional step of oxidizing in an oxygen atmosphere, so that the superconducting wire can be easily and simply bonded in a short time by only the heat treatment step. Furthermore, according to the present invention, since there is no separate solder, there is no bonding resistance generated when solder is used, and since the silver protective layer is directly diffused and bonded, the bonding resistance is very small. Has a similar effect. In addition, the second generation superconducting wires connected by the present invention are manufactured in a structure including a silver protective layer, which is convenient to manufacture and commercialize an actual superconducting system.

도 1은 2세대 고온 초전도 선재(ReBCO-CC)의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 2세대 고온 초전도 선재의 상전도 접합의 단면도 및 전류의 흐름을 표시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 은보호층의 직접 확산에 의한 2세대 고온 초전도 선재의 접합 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 2세대 초전도 선재 2 가닥의 은보호층을 서로 맞대어 형성한 랩 조인트(a)와 랩 조인트를 고정시키는 홀더(b)의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 은보호층의 직접 확산에 의한 2세대 고온 초전도 선재의 접합 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 2세대 초전도 선재 2 가닥의 은보호층과 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 형성한 버트 조인트(a)와 버트 조인트를 고정시키는 홀더(b)의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 초전도 선재의 일단에서 은보호층을 식각하여 제거한 후에 초전도층이 드러난 2세대 고온 초전도 선재(20)를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 은보호층의 직접 확산에 의한 2세대 고온 초전도 선재의 접합 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 은보호층이 식각된 2세대 초전도 선재 1가닥과 다른 2세대 초전도 선재 1가닥을 맞대어 형성한 랩 조인트(a)와 랩 조인트를 고정시키는 홀더(b)의 구성을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 은보호층의 직접 확산에 의한 2세대 고온 초전도 선재의 접합 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 은보호층이 식각된 2세대 초전도 선재 2 가닥의 초전도층과 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 형성한 버트 조인트(a)와 랩 조인트를 고정시키는 홀더(b)의 구성을 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2 가닥의 초전도 선재의 은보호층간 접합된 초전도 선재에서 은보호층이 초전도층으로 확산된 모습을 보여주는 SEM이미지 및 EDX분석 결과이다.1 is a view showing the structure of the second generation high temperature superconducting wire (ReBCO-CC).
2 is a view showing a cross-sectional view of a phase conduction junction of a conventional second generation high temperature superconducting wire and the flow of current.
3 is a flowchart illustrating a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire by direct diffusion of the silver protective layer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 illustrates a configuration of a wrap joint (a) formed with two silver protective layers of a second-generation superconducting wire rod according to a first embodiment of the present invention, and a holder (b) fixing the wrap joint.
5 is a flowchart illustrating a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire by direct diffusion of a silver protective layer according to a second embodiment of the present invention.
6 is a holder (b) for fixing a butt joint (a) and a butt joint formed by forming a silver protective layer of two second-generation superconducting wires and a silver protective layer of one superconducting wire piece against each other according to a second embodiment of the present invention; ) Shows the configuration.
FIG. 7 is a view illustrating a second generation high temperature superconducting wire 20 in which the superconducting layer is exposed after etching and removing the silver protective layer from one end of the superconducting wire.
8 is a flowchart illustrating a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire by direct diffusion of a silver protective layer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a holder (b) for fixing a wrap joint (a) and a wrap joint formed by facing one strand of a second generation superconducting wire and another second generation of superconducting wire in which the silver protective layer is etched according to the third embodiment of the present invention; ) Shows the configuration.
10 is a flowchart illustrating a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire by direct diffusion of a silver protective layer according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a butt joint (a) and a wrap joint formed by forming a superconducting layer of two second-generation superconducting wires etched with a silver protective layer according to a fourth embodiment of the present invention and a silver protective layer of one superconducting wire piece against each other; The structure of the holder b which fixes is shown.
12 is a SEM image and EDX analysis results showing the silver protective layer diffused into the superconducting layer in the superconducting wire bonded between the silver protective layers of the two strands of the superconducting wire according to the embodiment of the present invention.

본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.Prior to the description of the concrete contents of the present invention, for the sake of understanding, the outline of the solution of the problem to be solved by the present invention or the core of the technical idea is first given.

본 발명은 은보호층을 포함하는 2세대 고온 초전도 선재의 은보호층 확산 접합방법에 관한 것으로서, 상세하게는 기판층, 완충층, 초전도층 및 은보호층으로 구성된 2세대 초전도 선재의 2 가닥을 서로 접합하여 하나의 가닥으로 연결하는 은보호층의 확산에 의한 2세대 초전도 선재의 접합방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 은보호층의 식각 여부와 접합시 초전도 선재의 위치배열에 따라 아래의 네 가지 방법으로 설명할 수 있다.The present invention relates to a silver protective layer diffusion bonding method of a second generation high temperature superconducting wire including a silver protective layer, and in detail, two strands of a second generation superconducting wire composed of a substrate layer, a buffer layer, a superconducting layer, and a silver protective layer are mutually connected. The present invention relates to a method for joining a second generation superconducting wire by diffusion of a silver protective layer bonded to one strand. In particular, the present invention can be described by the following four methods depending on whether the silver protective layer is etched and the positional arrangement of the superconducting wire during bonding.

그 첫째는, 초전도 선재 2 가닥에 대하여 은보호층을 서로 포개어 맞대고(랩 조인트), 맞댄 은보호층을 홀더로 고정한 다음, 고정된 부분을 400 ℃ 이내의 저온에서 일정한 크기의 압력을 가하고 시간을 조절하여 은보호층을 확산시켜 접합하는 방법이다.First, the two layers of superconducting wire are overlapped with each other by the silver protective layers (wrap joint), and the opposite silver protective layers are fixed by the holder, and then the fixed portion is subjected to a constant pressure at a low temperature within 400 ° C. It is a method of controlling and spreading and bonding a silver protective layer.

그 둘째는, 초전도 선재 2 가닥의 끝단부가 일직선상에 위치하도록 서로 맞닿게 하고(버트 조인트) 초전도 선재 2 가닥의 끝단부가 맞닿은 위치를 중심부로 하여 그 위에 1개의 초전도 선재의 조각을 올린다. 즉, 2 가닥의 초전도 선재의 은보호층과 1개의 초전도 선재 조각의 은보호층을 서로 포개어 맞대고 홀더로 고정한 다음, 고정된 부분을 400 ℃ 이내의 저온에서 일정한 크기의 압력을 가하고 시간을 조절하여 은보호층을 확산시켜 접합하는 방법이다. Secondly, one end of the superconducting wire 2 is brought into contact with each other such that the ends of the superconducting wire 2 are placed in a straight line (butt joint), and one piece of superconducting wire is placed thereon. That is, the silver protective layer of two superconducting wires and the silver protective layer of one piece of superconducting wire are stacked on top of each other, fixed with a holder, and then the fixed portion is pressed at a low temperature within 400 ° C. and the time is adjusted. It is a method of diffusing and bonding a silver protective layer.

그 셋째는, 초전도 선재의 2 가닥 중 1가닥의 은보호층을 화학적으로 식각하여 드러난 초전도층과 나머지 초전도 선재 1가닥의 은보호층을 서로 맞대어 홀더로 고정하고(랩 조인트), 고정된 부분을 400 ℃ 이내의 저온에서 일정한 크기의 압력을 가하고 시간을 조절하여 은보호층을 초전도층으로 직접 확산시켜 접합하는 방법이다. Third, the superconducting layer exposed by chemically etching one of the two strands of the superconducting wire and the silver protective layer of the remaining one of the superconducting wires are bonded to each other (wrap joint), and the fixed portion is fixed. It is a method of bonding the silver protective layer by direct diffusion into the superconducting layer by applying a certain size of pressure at a low temperature within 400 ℃ and controlling the time.

그 넷째는, 초전도 선재 2 가닥의 은보호층을 화학적으로 식각하여 드러난 초전도층의 끝단부가 일직선상에 위치하도록 맞닿게 하고(버트 조인트) 초전도 선재 2 가닥의 끝단부가 맞닿은 위치를 중심부로 하여 그 위에 1개의 초전도 선재의 조각을 올린다. 즉, 2 가닥의 초전도 선재의 초전도층과 1개의 초전도 선재 조각의 은보호층을 서로 포개어 맞대고 홀더로 고정하여 고정된 부분을 400 ℃ 이내의 저온에서 일정한 크기의 압력을 가하고 시간을 조절하여 은보호층을 초전도층으로 직접 확산시켜 접합하는 방법이다. Fourthly, the silver protective layer of the superconducting wire 2 strands is chemically etched so that the ends of the exposed superconducting layers are aligned in a straight line (butt joint). Raise a piece of one superconducting wire. That is, the superconducting layer of two strands of superconducting wire and the silver protective layer of one piece of superconducting wire are stacked on top of each other, fixed with a holder, and the fixed part is pressed at a low temperature within 400 ° C, and the silver is protected by adjusting the time. It is a method of bonding a layer by directly diffusing it into a superconducting layer.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시 예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.The configuration of the invention for clarifying the solution to the problem to be solved by the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings based on the preferred embodiment of the present invention, the same in the reference numerals to the components of the drawings The same reference numerals are given to the components even though they are on different drawings, and it is to be noted that in the description of the drawings, components of other drawings may be cited if necessary. In the following detailed description of the principles of operation of the preferred embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited to the details of the known functions and configurations, and other matters may be unnecessarily obscured, A detailed description thereof will be omitted.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작, 또는 소자 외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, "comprises" or "comprising" excludes the presence or addition of one or more other components, steps, operations, or elements other than the components, steps, operations, or elements mentioned. I never do that.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 은보호층의 직접 확산에 의한 2세대 고온 초전도 선재의 접합 방법을 설명하는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire by direct diffusion of the silver protective layer according to the first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 은보호층을 제거하지 아니한 2세대 고온 초전도 선재(10) 두 가닥을 접합하는 방법이 기재되어 있다.Referring to FIG. 3, a method of joining two strands of the second generation high temperature superconducting wire 10 without removing the silver protective layer is described.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 2세대 초전도 선재 2 가닥의 은보호층을 서로 맞대어 형성한 랩 조인트(a)와 랩 조인트를 고정시키는 홀더(b)의 구성을 도시한 것이다.FIG. 4 illustrates a configuration of a wrap joint (a) formed with two silver protective layers of a second-generation superconducting wire rod according to a first embodiment of the present invention, and a holder (b) fixing the wrap joint.

300 단계에서 2세대 초전도 선재 2 가닥의 은보호층 평평한 면 일부가 겹치도록 서로 맞대어 랩 조인트(lap joint, 17)를 형성한다. 이때, 상기 형성된 랩 조인트를 홀더로 고정하는 것이 바람직하다. In step 300, a lap joint 17 is formed to face each other so that a portion of the flat surface of the second passivation layer of the second generation superconducting wire overlaps. At this time, it is preferable to fix the formed wrap joint with a holder.

상기 홀더는 상하 2개의 금속판(31) 및 상기 2개의 금속판(31)을 체결하는 체결수단(32, 33, 34)을 포함하고, 상하 2개의 금속판(31) 사이에 접촉된 2 가닥의 초전도 선재를 두고 상기 체결수단(32, 33, 34)으로 상기 2개의 금속판(31)을 체결한다. 특히, 상기 홀더(30)는 적어도 500 ℃에서 내열성을 가지는 물질로 제조된 것이 바람직하다.The holder includes two upper and lower metal plates 31 and fastening means 32, 33, and 34 for fastening the two metal plates 31, and two strands of superconducting wires contacted between the upper and lower metal plates 31. Fasten the two metal plate 31 with the fastening means (32, 33, 34). In particular, the holder 30 is preferably made of a material having heat resistance at least 500 ℃.

310 단계에서 상기 랩 조인트를 노(furnace)에 넣고, 상기 겹쳐진 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합한다.In step 310, the wrap joint is placed in a furnace, and the second strand of second generation superconducting wire is diffusion bonded at a temperature and a pressure at which the overlapped silver protective layer is diffused.

이때, 은보호층이 확산되는 온도인 400 ℃ 이내로 정하여 가열하는 것이 바람직하다. 홀더(30)로 고정시킨 2 가닥의 초전도 선재(10)를 노(furnace)에 넣어서 초전도층(13)과 은보호층(14) 사이에서 은보호층의 확산에 따른 결합을 유도한다. 10 MPa 이하의 압력 상태에서 2세대 초전도 선재의 은보호층은 저온인 400 ℃ 이내에서 확산이 이루어진다. 따라서 확산이 일어나게 하기 위해서는 적정 압력과 온도를 조절해주는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to set and heat within 400 degreeC which is the temperature which a silver protective layer diffuses. The two strands of the superconducting wire 10 fixed by the holder 30 are put in a furnace to induce bonding due to diffusion of the silver protective layer between the superconducting layer 13 and the silver protective layer 14. At a pressure of 10 MPa or less, the silver protective layer of the second generation superconducting wire is diffused within a low temperature of 400 ° C. Therefore, it is desirable to control the proper pressure and temperature in order to cause diffusion.

일반적으로 초전도층에 금속물질을 솔더링하기는 매우 어렵다. 하지만 일정 온도에서 일정한 크기의 압력을 가하고 일정 시간을 조절하면 솔더없이 초전도층을 보호하고 있는 은보호층을 연결하려는 초전도 선재의 초전도층으로 확산시켜 접합할 수 있다. 이 경우, 전류가 흐를 때 초전도층과 초전도층을 연결해주는 역할을 하는 은보호층의 두께가 매우 얇아지므로 접합저항이 작아지는 효과가 있다. 특히, 77 K에서 매우 작은 접합저항 값을 가지므로 이보다 낮은 온도에서 운전할 경우 영구전류모드와 같은 효과가 있다.
In general, it is very difficult to solder a metal material to the superconducting layer. However, if a certain amount of pressure is applied at a certain temperature and a certain time is adjusted, the silver protective layer protecting the superconducting layer without solder can be diffused and bonded to the superconducting layer of the superconducting wire. In this case, since the thickness of the silver protective layer, which serves to connect the superconducting layer and the superconducting layer when the current flows, becomes very thin, there is an effect that the junction resistance becomes small. In particular, since it has a very small junction resistance at 77 K, it has the same effect as the permanent current mode when operating at lower temperatures.

도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 은보호층의 직접 확산에 의한 2세대 고온 초전도 선재의 접합 방법을 설명하는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire by direct diffusion of a silver protective layer according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 은보호층을 제거하지 아니한 2세대 고온 초전도 선재(10) 두 가닥과 별도의 초전도 선재 조각(40)을 이용하여 접합하는 방법이 기재되어 있다.Referring to FIG. 5, a method of joining two strands of the second generation high temperature superconducting wire 10 having no silver protective layer and a separate superconducting wire piece 40 is described.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 2세대 초전도 선재 2 가닥의 은보호층과 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 형성한 버트 조인트(a)와 버트 조인트를 고정시키는 홀더(b)의 구성을 도시한 것이다.6 is a holder (b) for fixing a butt joint (a) and a butt joint formed by forming a silver protective layer of two second-generation superconducting wires and a silver protective layer of one superconducting wire piece against each other according to a second embodiment of the present invention; ) Shows the configuration.

500 단계에서 2세대 초전도 선재 2 가닥의 은보호층의 일부와 별도의 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 버트 조인트(butt joint, 18)를 형성한다. 이때, 상기 버트 조인트(18)를 홀더로 고정하는 것이 바람직하다. 상기 홀더는 상하 2개의 금속판(31) 및 상기 2개의 금속판(31)을 체결하는 체결수단(32, 33, 34)을 포함하고, 상하 2개의 금속판(31) 사이에 접촉된 2 가닥의 초전도 선재 및 초전도 선재 조각을 두고 상기 체결수단(32, 33, 34)으로 상기 2개의 금속판(31)을 체결한다. 특히, 상기 홀더(30)는 적어도 500 ℃에서 내열성을 가지는 물질로 제조된 것이 바람직하다.In step 500, a part of the silver protective layer of the second-generation superconducting wire 2 strands and a separate silver protective layer of a separate piece of superconducting wire is joined to each other to form a butt joint 18. At this time, it is preferable to fix the butt joint 18 with a holder. The holder includes two upper and lower metal plates 31 and fastening means 32, 33, and 34 for fastening the two metal plates 31, and two strands of superconducting wires contacted between the upper and lower metal plates 31. And a piece of superconducting wire to fasten the two metal plates 31 with the fastening means 32, 33, 34. In particular, the holder 30 is preferably made of a material having heat resistance at least 500 ℃.

510 단계에서 상기 버트 조인트를 형성하는 부분을 노(furnace)에 넣고, 상기 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합한다.In step 510, the part forming the butt joint is placed in a furnace, and the second strand of second generation superconducting wire is diffusion bonded at a temperature and a pressure at which the silver protective layer is diffused.

이때, 은보호층이 확산되는 온도인 400 ℃ 이내로 정하여 가열하는 것이 바람직하다. 홀더(30)로 고정시킨 2 가닥의 초전도 선재(10) 및 초전도 선재 조각(40)을 노(furnace)에 넣어서 초전도층(23)과 은보호층(14) 사이에서 은보호층의 확산에 따른 결합을 유도한다. 10 MPa 이하의 압력 상태에서 2세대 초전도 선재의 은보호층은 저온인 400 ℃ 이내에서 확산이 이루어진다. 따라서 확산이 일어나게 하기 위해서는 적정 압력과 온도를 조절해주는 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable to set and heat within 400 degreeC which is the temperature which a silver protective layer diffuses. The superconducting wire 10 and the superconducting wire fragment 40 of the two strands fixed by the holder 30 were put in a furnace, and the diffusion of the silver protective layer between the superconducting layer 23 and the silver protective layer 14 Induce binding At a pressure of 10 MPa or less, the silver protective layer of the second generation superconducting wire is diffused within a low temperature of 400 ° C. Therefore, it is desirable to control the proper pressure and temperature in order to cause diffusion.

도 7은 2세대 초전도 선재의 일단으로부터 소정 길이의 은보호층을 식각하여 제거한 후에 초전도층이 드러난 2세대 고온 초전도 선재(20)를 도시한 도면이다.FIG. 7 illustrates a second generation high temperature superconducting wire 20 in which a superconducting layer is exposed after etching and removing a silver protective layer having a predetermined length from one end of the second generation superconducting wire.

초전도층과 은보호층을 맞대어 접합을 하기 위해, 선행되는 공정은 초전도 선재의 초전도층(23)을 노출시키도록 초전도층(23)을 덮고 있는 은보호층(24)을 제거하는 일이다. 바람직하게는, 화학적 방법을 통해 은보호층을 제거한다. In order to bond the superconducting layer and the silver protective layer together, the preceding process is to remove the silver protective layer 24 covering the superconducting layer 23 to expose the superconducting layer 23 of the superconducting wire. Preferably, the silver protective layer is removed by chemical method.

초전도 선재로부터 은보호층(24)을 화학적 방법에 의해 제거하는 데는 에칭의 방법이 이용될 수 있다. 먼저 제거하고자 하는 은보호층(24)의 이외 부분에 레지스트(resist)를 도포한다. 접합하고자 하는 부분은 초전도 선재(20)의 끝단에서 소정의 길이만큼 안쪽이므로, 초전도 선재(20)의 끝단에서 소정의 길이 부분에서부터 그 안쪽으로 레지스트로 도포를 한다. 도 7에서 2세대 고온 초전도 선재(20)의 끝단에서 단차부분(25)까지의 길이가 상기 소정의 길이이고, 단차부분(25)부터 상기 끝단 방향의 반대방향으로 레지스트를 도포한다.An etching method may be used to remove the silver protective layer 24 from the superconducting wire by a chemical method. First, a resist is applied to portions other than the silver protective layer 24 to be removed. Since the portion to be bonded is inward by a predetermined length at the end of the superconducting wire 20, the resist coating is applied from the end of the superconducting wire 20 to a predetermined length thereof. In FIG. 7, the length from the end of the second generation high temperature superconducting wire 20 to the stepped portion 25 is the predetermined length, and the resist is applied in the opposite direction from the stepped portion 25 to the end direction.

레지스트(resist)를 도포한 후에 식각약품으로 에칭을 하여 은보호층(24)을 식각한다. 상기 식각약품은 은보호층(24)을 이루는 물질을 식각할 수 있는 화학물질이다. 이 식각약품은 은보호층(24)을 이루는 물질에 따라 상기 물질을 식각할 수 있는 약품이 선택된다. 상기 에칭은 본 분야에 공지기술이므로 구체적 설명은 생략한다. 한편, 본 발명은 초전도 선재의 은보호층(24)을 제거하는 공정을 에칭 공정에 한정하지 않는다. 즉, 은보호층(24)을 부분적으로 제거할 수 있는 기술이라면 어느 것이나 적용될 수 있다.
After the resist is applied, the silver protective layer 24 is etched by etching with an etchant. The etching chemicals are chemicals capable of etching the material forming the silver protective layer 24. The etching chemical is selected as a chemical capable of etching the material according to the material forming the silver protective layer 24. Since the etching is well known in the art, a detailed description thereof will be omitted. In addition, this invention does not limit the process of removing the silver protective layer 24 of a superconducting wire to an etching process. That is, any technique can be applied as long as the technique can partially remove the silver protective layer 24.

도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 은보호층의 직접 확산에 의한 2세대 고온 초전도 선재의 접합 방법을 설명하는 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire by direct diffusion of a silver protective layer according to a third embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 은보호층을 제거하지 아니한 2세대 고온 초전도 선재(10)와 은보호층을 제거한 2세대 고온 초전도 선재(20)를 이용하여 접합하는 방법이 기재되어 있다.Referring to FIG. 8, a method of joining using a second generation high temperature superconducting wire 10 without removing the silver protective layer and a second generation high temperature superconducting wire 20 without removing the silver protective layer is described.

도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 은보호층이 식각된 2세대 초전도 선재 1가닥과 다른 2세대 초전도 선재 1가닥을 맞대어 형성한 랩 조인트(a)와 랩 조인트를 고정시키는 홀더(b)의 구성을 도시한 것이다. FIG. 9 is a holder (b) for fixing a wrap joint (a) and a wrap joint formed by facing one strand of a second generation superconducting wire and another second generation of superconducting wire in which the silver protective layer is etched according to the third embodiment of the present invention; ) Shows the configuration.

800 단계에서 2세대 초전도 선재 2 가닥 중 1 가닥의 일단으로부터 소정의 길이의 은보호층을 화학적으로 식각하여 은보호층을 제거한다.In step 800, a silver protective layer having a predetermined length is chemically etched from one end of two strands of the second generation superconducting wire to remove the silver protective layer.

바람직하게는, 상기 2세대 초전도 선재의 2 가닥 중 1 가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이를 제외한 은보호층 부분에 레지스트를 도포하는 단계와 상기 2세대 초전도 선재의 2 가닥 중 1 가닥에 대하여 상기 일단으로부터 상기 소정의 길이까지의 은보호층을 에칭으로 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, applying a resist to a portion of the silver protective layer except for a predetermined length from one end of one of the two strands of the second generation superconducting wire and the one end of one of the two strands of the second generation superconducting wire. And etching may remove the silver protective layer from the predetermined length to the predetermined length.

810 단계에서 은보호층이 제거된 2세대 초전도 선재의 노출된 초전도체층과 다른 2세대 초전도 선재의 은보호층 일부를 겹치도록 맞대어 랩 조인트(lap joint, 26)를 형성한다. 이때, 상기 형성된 랩 조인트를 홀더로 고정하는 것이 바람직하다. In step 810, the exposed superconductor layer of the second generation superconducting wire from which the silver protection layer has been removed and the silver protection layer of the other second generation superconducting wire are overlapped to form a lap joint 26. At this time, it is preferable to fix the formed wrap joint with a holder.

상기 홀더는 상하 2개의 금속판(31) 및 상기 2개의 금속판(31)을 체결하는 체결수단(32, 33, 34)을 포함하고, 상하 2개의 금속판(31) 사이에 접촉된 2 가닥의 초전도 선재를 두고 상기 체결수단(32, 33, 34)으로 상기 2개의 금속판(31)을 체결한다. 특히, 상기 홀더(30)는 적어도 500 ℃에서 내열성을 가지는 물질로 제조된 것이 바람직하다.The holder includes two upper and lower metal plates 31 and fastening means 32, 33, and 34 for fastening the two metal plates 31, and two strands of superconducting wires contacted between the upper and lower metal plates 31. Fasten the two metal plate 31 with the fastening means (32, 33, 34). In particular, the holder 30 is preferably made of a material having heat resistance at least 500 ℃.

상기 랩 조인트 형성시 은보호층을 제거하지 않은 2세대 초전도 선재의 일단을, 은보호층 일부를 제거함으로써 형성된 2세대 초전도 선재의 단차부분에 닿게 하여 은보호층과 초전도층을 밀착하도록 하는 것이 바람직하다.When forming the wrap joint, one end of the second generation superconducting wire which does not remove the silver protective layer is brought into contact with the stepped portion of the second generation superconducting wire formed by removing a portion of the silver protective layer so that the silver protective layer and the superconducting layer are in close contact with each other. Do.

즉, 은보호층(24)을 제거하여 초전도층(23)이 노출된 초전도 선재(20)와 은보호층(14)을 포함하는 초전도 선재(10)의 접합방법에서, 은보호층(14)을 포함하는 초전도 선재(10)의 끝단을, 은보호층(24)을 제거하여 초전도층(23)이 드러난 초전도 선재(20) 다른 가닥의 단차부분(25)에 닿도록 한다. 1가닥의 초전도 선재(20)에서 균일한 소정의 길이로 은보호층(24)을 제거하면, 1가닥의 노출된 초전도층(23)과 은보호층(14)은 밀접하게 접촉될 수 있을 것이다.That is, in the method of joining the superconducting wire 20 including the superconducting wire 20 and the silver protective layer 14 to which the superconducting layer 23 is exposed by removing the silver protective layer 24, the silver protective layer 14 is provided. End of the superconducting wire 10, including, the silver protective layer 24 is removed so that the superconducting layer 23 is exposed to the stepped portion 25 of the other strand of the superconducting wire 20 exposed. By removing the silver protective layer 24 with a uniform predetermined length from one strand of superconducting wire 20, one strand of exposed superconducting layer 23 and the silver protective layer 14 may be in intimate contact. .

820 단계에서 랩 조인트를 형성하는 부분을 노(furnace)에 넣고, 상기 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합한다.In step 820, the portion forming the wrap joint is placed in a furnace, and the second strand of second generation superconducting wire is diffusion bonded at a temperature and a pressure at which the silver protective layer is diffused.

이때, 은보호층이 확산되는 온도 400 ℃ 이내로 정하여 가열하는 것이 바람직하다. 홀더(30)로 고정시킨 2 가닥의 초전도 선재(10, 20)를 노(furnace)에 넣어서 초전도층(23)과 은보호층(14) 사이에서 은보호층의 확산에 따른 결합을 유도한다. 10 MPa 이하의 압력 상태에서 2세대 초전도 선재의 은보호층은 저온인 400 ℃ 이내에서 확산이 이루어진다. 따라서 확산이 일어나게 하기 위해서는 적정 압력과 온도를 조절해주는 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable to settle and heat within 400 degreeC of the temperature which a silver protective layer diffuses. Two strands of the superconducting wires 10 and 20 fixed by the holder 30 are put in a furnace to induce bonding due to diffusion of the silver protective layer between the superconducting layer 23 and the silver protective layer 14. At a pressure of 10 MPa or less, the silver protective layer of the second generation superconducting wire is diffused within a low temperature of 400 ° C. Therefore, it is desirable to control the proper pressure and temperature in order to cause diffusion.

도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 은보호층의 직접 확산에 의한 2세대 고온 초전도 선재의 접합 방법을 설명하는 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a method of bonding a second generation high temperature superconducting wire by direct diffusion of a silver protective layer according to a fourth embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 은보호층을 제거한 2 가닥의 2세대 고온 초전도 선재(20), 및 별도의 초전도 선재 조각(40)을 이용하여 접합하는 방법이 기재되어 있다.Referring to FIG. 10, a method of joining using two stranded second generation high temperature superconducting wires 20 from which the silver protective layer is removed and a separate piece of superconducting wires 40 is described.

도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 은보호층이 식각된 2세대 초전도 선재 2 가닥의 초전도층과 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 형성한 버트 조인트(a)와 랩 조인트를 고정시키는 홀더(b)의 구성을 도시한 것이다.FIG. 11 is a butt joint (a) and a wrap joint formed by forming a superconducting layer of two second-generation superconducting wires etched with a silver protective layer according to a fourth embodiment of the present invention and a silver protective layer of one superconducting wire piece against each other; The structure of the holder b which fixes is shown.

1000 단계에서 2세대 초전도 선재 2 가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이의 은보호층을 화학적으로 식각하여 은보호층을 제거한다.In step 1000, the silver protective layer having a predetermined length is chemically etched from one end of the second strand of second generation superconducting wire to remove the silver protective layer.

바람직하게는, 상기 2세대 초전도 선재 2 가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이를 제외한 은보호층 부분에 레지스트를 도포하는 단계와 상기 2세대 초전도 선재 2 가닥에 대하여 상기 일단으로부터 상기 소정의 길이까지의 은보호층을 에칭으로 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, applying a resist to a portion of the silver protective layer except for a predetermined length from one end of the second generation of superconducting wires and silver from the one end to the predetermined length with respect to the second generation of the second generation of superconducting wires. The method may further include removing the protective layer by etching.

1010 단계에서 은보호층이 제거된 2세대 초전도 선재 2 가닥의 노출된 초전도체층과 별도의 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 버트 조인트(butt joint, 27)를 형성한다. 이때, 상기 형성된 버트 조인트를 홀더로 고정하는 것이 바람직하다. In step 1010, a butt joint 27 is formed by contacting the exposed superconductor layer of the second-generation superconducting wire 2 strand from which the silver protective layer is removed and the silver protective layer of a separate piece of superconducting wire. At this time, it is preferable to fix the formed butt joint with a holder.

상기 홀더는 상하 2개의 금속판(31) 및 상기 2개의 금속판(31)을 체결하는 체결수단(32, 33, 34)을 포함하고, 상하 2개의 금속판(31) 사이에 접촉된 2 가닥의 초전도 선재 및 초전도 선재 조각을 두고 상기 체결수단(32, 33, 34)으로 상기 2개의 금속판(31)을 체결한다. 특히, 상기 홀더(30)는 적어도 500 ℃에서 내열성을 가지는 물질로 제조된 것이 바람직하다.The holder includes two upper and lower metal plates 31 and fastening means 32, 33, and 34 for fastening the two metal plates 31, and two strands of superconducting wires contacted between the upper and lower metal plates 31. And a piece of superconducting wire to fasten the two metal plates 31 with the fastening means 32, 33, 34. In particular, the holder 30 is preferably made of a material having heat resistance at least 500 ℃.

바람직하게는, 은보호층을 포함하는 상기 초전도 선재 조각(40) 양 끝단이, 은보호층이 식각된 2 가닥의 2세대 초전도 선재의 단차부분(25)에 각각 닿게 하여 은보호층과 초전도층을 밀착하는 것이 바람직하다.Preferably, both ends of the superconducting wire piece 40 including the silver protective layer are in contact with the step portions 25 of the second strand of the second generation superconducting wire etched with the silver protective layer, respectively. It is preferable to adhere closely.

즉, 은보호층(24)을 제거하여 초전도층(23)이 노출된 초전도 선재(20) 2 가닥과 은보호층(14)을 포함하는 초전도 선재 1조각(40)을 서로 맞대어 겹치도록 한다. 이때, 초전도 선재 조각(40)의 양 끝단은 초전도 선재(20) 2 가닥의 단차부분(25)에 각각 닿도록 한다. 2 가닥의 초전도 선재(20)를 균일한 소정이 길이로 은보호층(24)을 제거한다면, 2 가닥의 노출된 초전도층(23)과 은보호층(44)은 밀접하게 접촉될 수 있을 것이다. That is, the silver protective layer 24 is removed so that two superconducting wires 20 and 2 strands of the superconducting wire 20 exposed by the superconducting layer 23 and one piece of superconducting wire 40 including the silver protective layer 14 overlap each other. At this time, both ends of the superconducting wire piece 40 to reach the step portion 25 of the two strands of the superconducting wire 20, respectively. If the two strands of superconducting wire 20 are removed with the silver protective layer 24 in a uniform predetermined length, the two strands of the superconducting layer 23 and the silver protective layer 44 may be in close contact. .

1020 단계에서 고정된 부분을 노에 넣고 상기 은보호층이 확산되는 온도로 가열하여, 맞대어 접촉한 은보호층과 초전도층이 형성하는 버트 조인트를 확산접합한다.In step 1020, the fixed part is placed in a furnace and heated to a temperature at which the silver protective layer is diffused, and the butt joint formed by the butt-contacting silver protective layer and the superconducting layer is diffusion bonded.

이때, 은보호층이 확산되는 온도 400 ℃ 이내로 정하여 가열하는 것이 바람직하다. 홀더(30)로 고정시킨 2 가닥의 초전도 선재(20) 및 초전도 선재 조각(40)을 노(furnace)에 넣어서 초전도층(23)과 은보호층(44) 사이에서 은보호층의 확산에 따른 결합을 유도한다. 10 MPa 이하의 압력 상태에서 2세대 초전도 선재의 은보호층은 저온인 400 ℃ 이내에서 확산이 이루어진다. 따라서 확산이 일어나게 하기 위해서는 적정 압력과 온도를 조절해주는 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable to settle and heat within 400 degreeC of the temperature which a silver protective layer diffuses. The two superconducting wires 20 and the superconducting wire pieces 40 fixed by the holder 30 are placed in a furnace, and the diffusion of the silver protective layer between the superconducting layer 23 and the silver protective layer 44 is caused. Induce binding At a pressure of 10 MPa or less, the silver protective layer of the second generation superconducting wire is diffused within a low temperature of 400 ° C. Therefore, it is desirable to control the proper pressure and temperature in order to cause diffusion.

이하에서는 도 4(b), 도 6(b), 도 9(b), 및 도 11(b)를 참조하여, 초전도 선재(10, 20) 및 초전도 선재 조각(40)을 고정시키는 홀더(holder, 30)를 보다 상세하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 4 (b), 6 (b), 9 (b), and 11 (b), holders for fixing the superconducting wires 10 and 20 and the superconducting wire pieces 40 will be described. , 30).

홀더(30)는 마주보는 2개의 금속판(31)과, 상기 금속판(31)에 체결수단을 연결하기 위한 체결홀(32), 체결수단인 볼트(33)와 너트(34)이다. 즉, 볼트(33)와 너트(34)를 체결홀(32)을 관통하여 조여줌으로써, 초전도 선재(10, 20) 및 초전도 선재 조각(40)을 접촉시켜 고정시킨다. 홀더(30)는 압력 및 열처리를 견뎌야하므로 최소한 500℃가 넘는 온도에서 견딜 수 있는 내열성을 가지는 것이 바람직하다.
The holder 30 includes two metal plates 31 facing each other, a fastening hole 32 for connecting the fastening means to the metal plate 31, a bolt 33 and a nut 34 as fastening means. That is, by tightening the bolt 33 and the nut 34 through the fastening hole 32, the superconducting wires 10 and 20 and the superconducting wire pieces 40 are fixed in contact with each other. Since the holder 30 must withstand pressure and heat treatment, it is desirable to have heat resistance that can withstand temperatures of at least 500 ° C.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 2 가닥의 초전도 선재의 은보호층간 접합된 초전도 선재에서 은보호층이 초전도층으로 확산된 모습을 보여주는 SEM이미지 및 EDX분석 결과이다.12 is a SEM image and EDX analysis results showing the silver protective layer diffused into the superconducting layer in the superconducting wire bonded between the silver protective layers of the two strands of the superconducting wire according to the embodiment of the present invention.

은보호층(14)간 결합된 모습과 은보호층(14)이 초전도층(13)으로 확산된 모습을 도 12로부터 확인할 수 있다. It can be seen from FIG. 12 that the silver protective layer 14 is bonded to each other and the silver protective layer 14 is diffused into the superconducting layer 13.

한편, 앞서 기재한 발명은 ReBa2Cu3O7 -x계의 산화물 초전도 물질로 이루어진 초전도층(13, 23)을 대상으로 그 상부에 은보호층(14, 24)을 둔 경우를 실시 예로 설명하였다. 그러나 이 실시 예에 한정하는 것은 아니며 초전도 선재의 모재나 은보호층의 종류에 관계없이 상전도 층을 제거할 수 있다면, 이런 경우에도 압력 및 열처리를 통해 간단하게 은보호층의 확산에 의한 접합이 가능하다.Meanwhile, the above-described invention describes a case where the silver protective layers 14 and 24 are disposed on the superconducting layers 13 and 23 made of an oxide superconducting material of ReBa 2 Cu 3 O 7 -x -based. It was. However, the present invention is not limited to this embodiment. If the phase conductive layer can be removed regardless of the type of the base material or the silver protective layer of the superconducting wire, even in this case, the bonding by diffusion of the silver protective layer is simply performed through pressure and heat treatment. It is possible.

한편, 본 발명은 저온에서 열처리하여 산소의 손실로 인해 초전도 특성을 잃어버리는 현상이 발생하지 않으므로 임계전류 특성을 그대로 나타내는 장점과 추가 공정이 필요 없으므로 간단한 접합이 가능한 장점이 있다. 또한, 별도의 솔더(15)를 사용하지 않으므로 솔더(15)로 인한 접합 저항이 발생하지 않으며 얇은 두께의 은보호층을 확산시켜 접합하므로 접합저항이 작아져 영구전류모드와 유사한 효과를 내는 장점과 모든 2세대 초전도 선재가 은보호층을 포함하는 구조로 제작되므로 실제 초전도 시스템 제작에 이용하기 편리하다.
On the other hand, the present invention does not cause the phenomenon of losing the superconducting characteristics due to the loss of oxygen by heat treatment at low temperature, there is an advantage that can be easily bonded because it does not require the additional process and the advantage of representing the critical current characteristics as it is. In addition, since a separate solder 15 is not used, a bonding resistance caused by the solder 15 does not occur, and a thin protective silver protective layer is diffused and bonded, so that the bonding resistance is small, which has a similar effect to that of the permanent current mode. All second-generation superconducting wires are made of a structure that includes a silver protective layer, so it is convenient to use them in the production of actual superconducting systems.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

10 : 2세대 초전도 선재 20 : 은보호층 일부가 제거된 2세대 초전도 선재
11,21 : 기판부 12,22 : 완충층
13,23 : 초전도층 14,24 : 은보호층
15 : 솔더 16 : 전류흐름
17, 26 : 랩 조인트 18, 27 : 버트 조인트
25 : 단차부분 30 : 홀더
31 : 금속판 32 : 체결홀
33 : 볼트 34 : 너트
40 : 초전도 선재 조각 41 : 기판부
42 : 완충층 43 : 초전도층
44 : 은보호층10: 2nd generation superconducting wire 20: 2nd generation superconducting wire with some silver protective layer removed
11,21: board | substrate part 12,22: buffer layer
13,23: superconducting layer 14,24: silver protective layer
15 solder 16 current flow
17, 26: lap joint 18, 27: butt joint
25: step portion 30: holder
31 metal plate 32 fastening hole
33: Bolt 34: Nut
40: superconducting wire piece 41: substrate portion
42: buffer layer 43: superconducting layer
44: silver protective layer

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 초전도체층 및 은보호층을 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 접합하는 방법에 있어서,
상기 2세대 초전도 선재 2 가닥 중 1 가닥의 일단으로부터 소정의 길이의 은보호층을 화학적으로 식각하여 은보호층을 제거하는 단계;
상기 은보호층이 제거된 2세대 초전도 선재의 노출된 초전도체층과 다른 2세대 초전도 선재의 은보호층 일부를 겹치도록 맞대어 랩 조인트(lap joint)를 형성하는 단계; 및
상기 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합하는 단계를 포함하되,
상기 랩 조인트(lap joint)를 형성하는 단계는,
은보호층을 제거하지 않은 2세대 초전도 선재의 일단을, 은보호층 일부를 제거함으로써 형성된 2세대 초전도 선재의 단차부분에 닿게 하여 은보호층과 초전도층을 밀착하도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법.In the method of joining two strands of second generation superconducting wires comprising a superconductor layer and a silver protective layer,
Chemically etching the silver protective layer of a predetermined length from one end of the second strand of the second generation superconducting wire to remove the silver protective layer;
Forming a lap joint by overlapping the exposed superconductor layer of the second generation superconducting wire from which the silver protection layer has been removed and a part of the silver protection layer of the second generation superconducting wire; And
Including diffusion bonding the second strand of the second generation superconducting wire to the temperature and pressure at which the silver protective layer is diffused,
Forming the lap joint (lap joint),
A step of contacting the one end of the second generation superconducting wire that does not remove the silver protective layer to the stepped portion of the second generation superconducting wire formed by removing a portion of the silver protective layer to bring the silver protective layer and the superconducting layer into close contact. 2nd generation superconducting wire joining method of strands. 제7 항에 있어서,
상기 형성된 랩 조인트를 홀더로 고정하는 단계를 더 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법.The method of claim 7, wherein
The second strand of the second generation of superconducting wire joining method further comprising the step of fixing the formed wrap joint with a holder. 제8 항에 있어서,
상기 홀더는 2개의 금속판 및 상기 2개의 금속판을 체결하는 체결수단을 포함하고,
상기 홀더는 500 °C 이상에서 내열성을 가지는 물질로 제조되며,
상기 2개의 금속판 사이에 상기 2세대 초전도 선재 2 가닥을 두고 상기 체결수단으로 상기 2개의 금속판을 체결하는 것을 특징으로 하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법.The method of claim 8,
The holder includes two metal plates and fastening means for fastening the two metal plates,
The holder is made of a material having heat resistance at 500 ° C or more,
2nd strand second generation superconducting wire joining method, characterized in that for fastening the two metal plates with the fastening means having two strands of the second generation superconducting wire between the two metal plates. 제7 항에 있어서,
상기 은보호층을 제거하는 단계는,
상기 2세대 초전도 선재의 2 가닥 중 1 가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이를 제외한 은보호층 부분에 레지스트를 도포하는 단계; 및
상기 2세대 초전도 선재의 2 가닥 중 1 가닥에 대하여 상기 일단으로부터 상기 소정의 길이까지의 은보호층을 에칭으로 제거하는 단계를 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법.The method of claim 7, wherein
Removing the silver protective layer,
Applying a resist to a portion of the silver protective layer except for a predetermined length from one end of one of the two strands of the second generation superconducting wire; And
And etching the silver protective layer from the one end to the predetermined length by etching with respect to one of the two strands of the second generation superconducting wire. 삭제delete 초전도체층 및 은보호층을 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 접합하는 방법에 있어서,
상기 2세대 초전도 선재 2 가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이의 은보호층을 화학적으로 식각하여 은보호층을 제거하는 단계;
상기 은보호층이 제거된 2세대 초전도 선재 2 가닥의 노출된 초전도체층과 별도의 초전도 선재 조각 1개의 은보호층을 서로 맞대어 버트 조인트(butt joint)를 형성하는 단계; 및
상기 은보호층이 확산되는 온도와 압력으로 상기 2 가닥의 2세대 초전도 선재를 확산접합하는 단계를 포함하되,
상기 버트 조인트를 형성하는 단계는,
은보호층을 포함하는 상기 초전도 선재 조각 양 끝단이, 은보호층이 식각된 2 가닥의 2세대 초전도 선재의 단차부분에 각각 닿게 하여 은보호층과 초전도층을 밀착하는 단계인 것을 특징으로 하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법.In the method of joining two strands of second generation superconducting wires comprising a superconductor layer and a silver protective layer,
Chemically etching the silver protective layer having a predetermined length from one end of the second strand of second generation superconducting wire to remove the silver protective layer;
Forming a butt joint by contacting the exposed superconductor layer of the second-generation superconducting wire 2 strand from which the silver protective layer has been removed and the silver protective layer of a separate piece of superconducting wire; And
Including diffusion bonding the second strand of the second generation superconducting wire to the temperature and pressure at which the silver protective layer is diffused,
Forming the butt joint,
Both ends of the superconducting wire piece including a silver protective layer, the silver protective layer is a step of contacting the silver protective layer and the superconducting layer in contact with each of the stepped portions of the second-generation superconducting wire of the two strands etched. 2nd generation superconducting wire joining method of strands. 제12 항에 있어서,
상기 형성된 버트 조인트를 홀더로 고정하는 단계를 더 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법.13. The method of claim 12,
The second strand second generation superconducting wire joining method further comprising the step of fixing the formed butt joint with a holder. 제13 항에 있어서,
상기 홀더는 2개의 금속판 및 상기 2개의 금속판을 체결하는 체결수단을 포함하고,
상기 홀더는 500 °C 이상에서 내열성을 가지는 물질로 제조되며,
상기 2개의 금속판 사이에 상기 2세대 초전도 선재 2 가닥을 두고 상기 체결수단으로 상기 2개의 금속판을 체결하는 것을 특징으로 하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법.The method of claim 13,
The holder includes two metal plates and fastening means for fastening the two metal plates,
The holder is made of a material having heat resistance at 500 ° C or more,
2nd strand second generation superconducting wire joining method, characterized in that for fastening the two metal plates with the fastening means having two strands of the second generation superconducting wire between the two metal plates. 제12 항에 있어서,
상기 은보호층을 제거하는 단계는,
상기 2세대 초전도 선재 2 가닥에 대하여 일단으로부터 소정의 길이를 제외한 은보호층 부분에 레지스트를 도포하는 단계; 및
상기 2세대 초전도 선재 2 가닥에 대하여 상기 일단으로부터 상기 소정의 길이까지의 은보호층을 에칭으로 제거하는 단계를 포함하는 2 가닥의 2세대 초전도 선재 접합 방법.13. The method of claim 12,
Removing the silver protective layer,
Applying a resist to a portion of the silver protective layer except for a predetermined length from one end of the second strand of second generation superconducting wire; And
And etching the silver protective layer from the one end to the predetermined length by etching the second strand of the second generation superconducting wire. 삭제delete
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