KR101521718B1 - 홀센서 어레이를 이용한 임계전이온도 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

홀센서 어레이를 이용한 임계전이온도 측정장치 및 그 방법 Download PDF

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송규정
임지천
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전북대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 홀센서 어레이(Hall sensor array) 구조를 이용하여 고온 초전도 선재들의 임계전이온도를 측정하기 위한 고온초전도 임계전이온도 특성 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체질소가 부분적으로 채워진 하우징과; 상기 하우징 내부 바닥에 임계전이온도 특성 측정장치가 형성되며, 임계전이온도 특성 측정을 위한 홀센서 어레이와 초전도 선재를 위치시키고 시편의 온도를 실시간 모니터할 수 있는 온도센서를 고정하는 측정장치의 중간 부분과; 초전도 선재의 표면에 수직한 자기장을 일정한 크기로 유지되도록 하는 영구자석을 고정하는 위 부분과; 상기 하우징 내부 바닥에 고정되는 아래 부분과; 임계전이온도 평가 측정 장치의 아래와 중간 부분은 상기 액체질소 내부에 형성되어 초전도 선재의 임계전이온도를 측정하는 평가 측정부로 구성되며, 상기 측정장치의 윗부분에 구성된 노드(nod)를 조절하여 초전도 선재의 임계전이온도를 측정하는 특성 측정부가 상하 운동하도록 조절될 수 있으며, 상기 하우징 외부에 형성되며, 측정된 초전도 선재의 임계전이온도 특성을 표시하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 임계전이온도 특성 측정장치를 기술적 요지로 한다.

Description

홀센서 어레이를 이용한 임계전이온도 측정장치 및 그 방법{Apparatus for critical transition temperature measurement using Hall array and method of the same}
본 발명은 고온초전도 선재들의 비접촉식 임계전이온도 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 고온초전도 선재들을 홀센서 어레이(Hall sensor array) 구조와 영구자석 사이에 위치하고, 액체질소 77 K 온도 혹은 그보다 더 낮은 온도부터 조금씩 상승시키면서 선재들의 표면 자기장 변화들을 측정하여 초전도 임계전이온도를 결정할 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 4-단자법 접촉식으로 발생할 수 있는 어떠한 손상들을 피할 수 있는 완전한 비접촉식 방법으로, 경제적으로 손상 없이 측정하고자 하는 고온초전도 선재들의 임계전이온도를 측정할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고온초전도 선재 특히, 고온초전도 박막선재(Coated Conductor)들의 임계전이온도 측정은 4-단자법으로 알려진 방법으로 측정한다. 4-단자법으로 임계전이온도 측정을 위해서는 선재 표면에 직접적으로 전류단자와 전압단자들을 솔더링(soldering)으로 접합하여야 한다. 이는, 솔더링 온도가 높지 않더라도 박막선재의 표면을 손상시킬 수 있고, 측정된 선재들의 솔더링 흔적 때문에 다른 용도로 사용하기가 매우 어렵다.
그리고 짧은 시편들의 임계전이온도 측정은 MPMS, PPMS 혹은 VSM 등의 마그네토미터를 이용한 자화법을 이용하기도 하지만, 상기 측정 장비들이 고가의 장비이고 운용하는데 고도의 숙련된 오퍼레이터를 필요로 하는 비경제적인 방법이기 때문에 마그네토미터 장치를 이용한 자화법의 초전도 선재의 임계전이온도 측정 방법들은 실험실적 혹은 대용량 측정법으로 이들 방법들을 적용하는 것은 비현실적이다.
한편, 길이가 짧은 박막 선재나 혹은 제한된 길이의 선재들에 대한 특성 측정법, 그리고 수백m 혹은 km 길이 단위를 가지는 장선재의 초전도 특성 측정법으로 4단자법과 홀센서 어레이를 이용한 임계전류 측정을 통하여 주로 이루어져 있으나, 초전도 물질의 또 다른 특성을 나타내는 임계전이온도 측정은 주로 4 단자법을 통해 이루어졌으며, 홀센서 어레이를 이용한 방법은 현재까지 제시된 적이 없다.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 솔더링이나 강한 표면압박 없이, 박막선재의 어떠한 손상도 없이 완전 비접촉식으로 선재길이 방향으로 세밀하게 실시간 측정이 가능하고, 신뢰성이 뛰어난 데이터를 제공할 수 있는 홀센서 어레이 구조를 이용하여 경제적인 방법으로 초전도 임계전이온도를 측정할 수 있어, 초전도 선재들의 품질검사를 정확하고 신속히 실행할 수 있는 초전도 선재 임계전이온도 특성 측정장치의 제공을 그 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 양상은
초전도 선재 ;
상기 초전도 선재의 상부 또는 하부에 위치되어 자기장을 유도하는 영구자석 ;
상기 초전도 선재 기준으로 상기 영구자석 반대편에 위치하여 초전도 선재에 유도된 자기장을 측정하는 홀센서 어레이 ; 및
상기 초전도 선재의 실시간 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 초전도 선재 특성 측정장치에 관계한다.
다른 양상에서 본 발명은 상기 초전도 선재 특성 측정 장치 ;
액체 질소가 부분적으로 채워진 하우징 ;
초전도 선재를 상기 액체 질소 내부로 통과시킨 후 상기 특성 측정 장치로 제공하는 공급부 ; 및
상기 공급부를 통해 초전도 선재의 이송을 제어하고, 상기 홀센서 어레이의 전류 인가, 홀센서 어레이의 자기장 변화 및 온도 측정과, 측정된 데이터를 기반으로 임계전이온도를 선정하고 표시하는 제어부를 포함하는 초전도 선재 임계전이온도 측정장치에 관계한다.
또 다른 양상에서 본 발명은 액체 질소에 소정 시간 통과시킨 초전도 선재를 액체질소 밖으로 노출시킨 후 영구자석과 홀센서 어레이 사이로 공급하는 단계 ;
선재 폭을 따라 소정 간격으로 위치한 상기 홀센서 어레이 센서들을 사용하여 온도 상승에 따른 상기 초전도 선재 표면에서 유도되는 자기장의 변화를 측정하는 단계 ; 및
상기 홀센서 어레이 센서들로 측정된 폭에 따른 자기장의 세기가 일정해지는 시점의 온도를 초전도 선재의 임계전이온도로 결정하는 임계전이온도 선정 단계를 포함하는 초전도 선재의 임계전이온도 측정 방법에 관계한다.
다른 양상에서 본 발명은 액체질소가 부분적으로 채워진 하우징과; 상기 하우징 내부 바닥에 임계전이온도 특성 측정장치가 형성되며, 임계전이온도 특성 측정을 위한 홀센서 어레이와 초전도 선재를 위치시키고, 시편의 온도를 실시간 모니터할 수 있는 온도센서를 구성하는 측정장치의 중간 부분과; 초전도 선재의 표면에 수직한 자기장을 일정한 크기로 유지되도록 하는 영구자석을 고정하는 위 부분과; 상기 하우징 내부 바닥에 고정되는 아래 부분과; 초전도 임계전이온도 특성 측정장치의 아래와 중간 부분은 상기 액체질소 내부에 형성되어 초전도 선재의 임계전이온도를 측정하는 특성측정부로 구성되며, 상기 측정장치의 윗부분의 노드를 조절하여 초전도 선재의 임계전이온도를 측정하는 특성측정부가 상하 운동하도록 조절할 수 있으며, 상기 하우징 외부에 형성되며, 측정된 초전도 선재의 특성을 표시하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 임계전이온도 특성 측정장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 짧은 시편에 대한 특성측정부는, 큰 나사와 작은 나사 노드들이 고정되어 형성되고, 중심부에는 하측으로 노출되도록 자기장 유도용 영구자석이 형성된 상판과; 상판의 큰 나사 가이드 홈들에 연속되는 수용 홈들이 형성되며, 탄성스프링을 통해 상기 상판 하측에 결합되고, 상판의 작은 나사 노드들의 가이드 홈들에 연속되는 수용 홈들이 형성되며, 상기 영구자석에 대응되는 위치에 상기 수용홈에 함몰되어 자기장 측정용 홀센서 어레이가 고정 형성된 중판; 액체질소 하우징 바닥면 고정되며, 큰 나사 가이드 홈들에 연속되는 수용 홈들이 형성되고 큰 나사 노드들을 제어함으로써 중판과 상판의 상하이동이 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하며, 상기 상판, 중판 및 하판은, 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 경우에 따라서는 수백 미터 길이의 고온초전도 선재들의 임계전이온도 특성 측정을 위한 릴들을 이용한 형태의 장치로, 액체질소가 부분적으로 채워진 하우징과; 상기 하우징 내부 상측에 각각 형성되며, 특성 측정을 위한 초전도 선재를 공급하는 공급 릴과, 특성 측정된 초전도 선재를 수거하는 수거 릴로 이루어진 선재이송부와; 가이드 릴들을 통해 상기 액체질소 내부를 통과한 후, 액체질소 밖에 형성되며, 상기 공급 릴로부터 이송된 초전도 선재의 표면에 수직한 자기장을 일정 크기로 유도되도록 하여 초전도 선재의 특성을 측정하는 특성측정부와; 상기 하우징 외부에 형성되며, 상기 선재이송부의 회전속도를 제어하고, 상기 특성측정부의 자기장의 크기를 제어하며, 측정된 초전도 선재의 임계전이온도 특성을 표시하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 임계전이온도 특성 측정장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 선재이송부는, 상기 액체질소 내부 및 외부에 형성되며, 상기 특성측정부에 상기 초전도 선재가 안정적으로 액체질소를 통과하여 공급되도록, 상기 특성측정부에 특성 측정을 위한 초전도 선재가 공급되는 경로 상에 1차 및 2차 가이드 롤러들이 더 형성되는 것이 바람직하며, 여기에서, 상기 액체질소 외부에 형성되며, 상기 특성측정부에서 상기 초전도 선재가 안정적으로 공급되어 임계전이온도가 측정되어지고 수거되도록 상기 특성측정부에서 특성 측정된 초전도 선재가 이송되는 경로 상에 3차 및 4차 가이드 롤러가 더 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 특성측정부는, 액체질소 밖에 설치되어 상기 초전도 선재에 자기장을 유도하는 자기장 유도용 영구자석과; 상기 자기장 유도용 영구자석에 대응되는 위치에 상기 초전도 선재를 사이에 두고 형성되며, 상기 초전도 선재 표면 아래에 형성된 자기장 측정용 홀센서 어레이;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한 고온 초전도 선재들의 국소적인 위치들에 임계전이온도를 측정할 수 있는 것으로, 릴을 통한 장선의 고온 초전도 박막 선재들을 이송하여 비접촉식으로 박막선재의 어떠한 손상도 없이 선재길이 방향으로 주기적으로 선택되는 국소적인 구간들의 실시간 세밀한 측정이 가능하고, 신뢰성이 뛰어난 데이터를 제공할 수 있는 홀센서 어레이 구조를 이용하여 경제적인 방법으로 임계전이온도를 주기적으로 선택되는 국소적인 구간들의 품질검사를 정확하고 신속히 실행할 수 있는 이점이 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 초전도 선재의 표면 손상 없이 비접촉 및 경제적인 방법으로 초전도 임계전이온도를 쉽게 측정할 수 있는 방법이며, 또한 릴을 통한 장선의 고온 초전도 박막 선재들을 이송하여 비접촉식으로 박막선재의 어떠한 손상도 없이 선재길이 방향으로 주기적으로 선택되는 국소적인 구간들의 세밀하게 실시간 측정이 가능하고, 신뢰성이 뛰어난 데이터를 제공할 수 있는 홀센서 어레이 구조를 이용하여 경제적인 방법으로 초전도 임계전이온도를 측정할 수 있어 초전도 선재들의 품질검사를 정확하고 신속히 실행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일구현예인 초전도 선재 특성 측정장치(100)를 나타낸다
도 2은 본 발명의 일구현예인 초전도 선재 임계전이온도 측정장치(1000)를 나타낸다.
도 3는 상기 초전도 선재 특성 측정 장치(200)의 상판(250)과 하판(260) 영역을 확대한 것이다.
도 4는 초전도 선재의 표면 자기장을 7-홀센서 어레이를 이용하여 측정한 값이다.
본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일구현예인 초전도 선재 특성 측정장치(100)를 나타낸다. 도 1을 참고하면, 상기 초전도 선재 특성 측정장치(100)는 초전도 선재(10), 영구자석(20), 홀센서 어레이(30) 및 온도센서(40)를 포함한다. 상기 초전도 선재 특성장치(100)는 단위 샘플이나 shot sample들의 초전도 특성 측정에 용이할 수 있다.
본 발명은 초전도 선재 특히, 고온 초전도 선재 그 중에서 고온 초전도 박막 선재(이하에서는 '초전도 선재'라 한다)에 유용하게 사용될 수 있으며, 상기 초전도 선재의 초전도 임계전이온도를 측정할 수 있는 장치를 제공한다. 이 장치는 기존의 접촉 및 솔더링(soldering)식 4-단자법과 고가의 마그네토미터 장비이용 방법에 의한 임계전이온도 측정 장치개념과 완전히 다른 방법으로서, 선재들에 어떠한 손상을 입히지 않는 비접촉식 홀센서 어레이(Hall sensor array) 구조를 이용하여, 경제적으로 간단한 실험실적인 장비로 초전도 선재들의 초전도 임계전이온도를 실시간으로 측정할 수 있는 장치를 구현함으로서, 수백 미터 혹은 km 길이의 초전도 선재들의 임계전이온도에 따른 품질검사를 정확하고 신속하게 실행할 수 있는 장치를 구성한다.
상기 초전도 선재의 단위 샘플이 상기 홀센서 상부에 비접촉 방식으로 위치될 수 있다.
또한, 상기 초전도 선재는 상기 홀센서 어레이에 비접촉식으로 연속 공급될 수 있다.
상기 초전도 선재는 액체 질소에 소정 시간 동안 침지 또는 통과한 후 액체 질소 밖으로 노출된 후 상기 홀센서 상부로 제공될 수 있다.
상기 영구자석(20)은 상기 초전도 선재 표면에 200 ~ 300G 정도의 수직 자기장을 유도할 수 있는 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 상기 영구자석은 일예로서, 3000~5000G, 바람직하게는 약 4000G 세기를 가질 수 있다.
상기 홀센서 어레이(30)로는 자기장을 측정할 수 있는 공지된 장치를 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 홀센서 어레이(30)는 상기 초전도 선재(10)의 너비(폭)에 따라, 즉 4mm 폭의 선재의 경우 7-홀센서 어레이를, 6mm 폭의 선재의 경우 10-홀센서 어레이를, 그리고 10mm 폭의 선재인 경우 15-홀센서 어레이 등을 사용할 수 있다.
상기 온도센서(40)는 상기 초전도 선재의 실시간 변하는 온도를 측정한다. 상기 온도센서(40)는 비접촉식 또는 접촉식 온도계를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 비접촉식 적외선 온도계를 사용할 수 있다.
상기 특성측정장치(100)는 초전도 선재 표면에 수직으로 자기장이 유도되도록 상기 초전도 선재(10) 상측에 형성된 자기장 유도용 영구자석(20)를 고정시킨 상판(50)을 포함할 수 있다.
상기 특성 측정 장치(100)는 상기 온도센서(40)와 상기 홀센서 어레이(Hall sensor array)(30)가 위치한 중판(60)을 포함할 수 있다.
상기 특성 측정 장치(100)는 상기 중판 및 상판을 지지하는 하판(70)을 포함할 수 있다.
상기 특성 측정 장치(100)는 상기 상판(50)과 중판(60)의 위치를 상하로 조절하여 그 일부가 액체 질소 내에 잠길수 있도록 하는 큰 나사 노드(80)를 포함할 수 있다.
상기 특성 측정 장치(100)는 상기 상판을 상하로 이동시켜 상기 영구자석(20)의 높이를 조절하는 작은 나사 노드(90)를 포함할 수 있다. 상기 작은 나사 노드(90)를 통해 상기 초전도 선재(10) 표면에 수직으로 유도되는 자기장의 세기를 조절할 수 있다.
상기 중판(60)에 위치하는 홀센서 어레이(330) 위에 위치해있는 초전도 선재(10)의 실시간 온도를 측정하기 위한 온도센서(40)는 초전도 선재와 가까운 위치인 중판(60) 위에 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일구현예인 초전도 선재 임계전이온도 측정장치(1000)를 나타낸다. 도 2를 참고하면, 상기 임계전이온도 측정 장치(1000)는 상기 초전도 선재 특성 측정장치(200), 하우징(300), 공급부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.
도 3은 도 2의 초전도 선재의 특성 장치(200)를 확대한 것이다. 도 2의 초전도 선재 특성장치(200)는 도 1의 특성장치(100)와 달리 수백미터에서 수킬로미터에 달하는 초전도 선재의 임계전이온도를 실시간으로 연속 측정할 수 있다.
도 3을 참고하면, 상기 초전도 선재 특성 측정장치(200)는 초전도 선재(210), 영구자석(220), 홀센서 어레이(230) 및 온도센서(240)를 포함한다.
상기 영구자석(220)은 상판(250)에 위치된다.
이송되는 선재의 표면 자기장을 측정할 수 있는 홀센서 어레이(30)가 하판(260)에 부착되어 있다. 상기 하판(260)에는 가이드홈(261)이 형성되어 상기 홈을 통해 초전도 선재(210) 표면이 홀센서 어레이(330) 면에 비접촉되어 이송될 수 있다. 상기 가이드홈(261)은 선재가 통과할 수 있는 폭을 구비하고 초전도 선재가 하판 상부위로 노출되지 않도록 형성할 수 있다.
상기 영구자석(220)은 하판(260)에 설치되어 있는 홀센서 어레이(230) 바로 위에 위치된다. 상기 작은 나사 노드(280)를 감았다 풀었다 하면서, 상판(250)을 영구자석(220)의 유도 자기장이 선재 표면에 약 200~300G 정도 세기가 형성되도록 위치시킨다.
상기 초전도 선재 특성 측정장치(200)에 대해서는 앞에서 상술한 도 1의 측정장치(100)의 내용을 참고할 수 있다.
다시 도 2를 참고하면, 상기 하우징(300)은 상기 임계전이온도 측정 장치를 구성하는 부품이나 장치를 수용한다. 상기 하우징(300) 하부에는 소정 양의 액체 질소(310)가 채워져 있다.
상기 공급부(400)는 초전도 선재(210)를 상기 액체 질소 내부로 통과시킨 후 상기 특성 측정 장치(200)로 제공한다.
상기 공급부(400)는 일예로서, 수백 미터 길이의 초선도 선재를 연속적으로 공급 및 수거할 수 있는 릴-투-릴 방식일 수 있다.
상기 공급부(400)는 일예로서, 다수 개의 릴(410, 420, 430, 440, 450, 460, 470)을 구비하여 초전도 선재를 상기 액체 질소에 침지시켜 임계전이온도 이하로 낮춘 다음, 다시 노출시켜 상기 특성측정 장치(200)으로 공급할 수 있다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 공급부는 일에로서, 초전도 선재를 공급하는 공급 릴(410)과, 측정완료된 초전도 선재를 수거하는 수거 릴(420)를 포함한다.
상기 초전도 선재(210)는 가이드 롤러(430)를 지나 액체질소 탱크(310)안으로 이송되어 가이드 롤러(440, 450)를 거쳐 액체 질소 내에 유지하도록 하고, 액체질소 밖 가이드 롤러(460)를 거쳐 액체질소 밖의 특성측정부(200)에 제공되며, 특성 측정이 완료된 초전도 선재는 다시 가이드 롤러(470)를 거쳐 수거 릴(420)에 의해 수거되게 된다.
상기 특성측정부(200)는 상기 하우징(300) 내의 중앙에 위치하는 것이 아니라, 상기 가이드롤러 460과 470 사이에 위치되는 것이 바람직하며, 이는 공급릴(410)에서 이송되는 초전도 선재(210)가 액체질소(310) 내에 잠입하여 충분한 냉각 시간을 갖은 후, 액체질소 밖으로 나와 서서히 온도가 상승하는 환경을 조성하기 위함이다
상기 제어부(500)는 상기 공급부(400)를 통해 초전도 선재의 이송을 제어하고, 상기 홀센서 어레이(230)의 전류 인가, 홀센서 어레이의 자기장 변화 및 온도 측정과, 측정된 데이터를 기반으로 임계전이온도를 선정하고 표시한다.
상기 제어부(500)는 상기 하우징(300)의 외부 또는 내부에 설치될 수 있으며, 바람직하게는 외부에 형성될 수 있다.
상기 제어부(500)는 상기 홀센서 어레이(230)로부터 측정된 자기장 세기 데이터, 상기 온도센서의 온도 데이터를 저장하고, 측정된 데이터를 기반으로 임계전이온도를 선정한다.
상기 제어부(500)는 상기 홀센서 어레이(230)로 측정된 폭에 따른 자기장의 세기가 일정해지는 시점의 온도를 초전도 선재의 임계전이온도로 결정한다. 좀 더 구체적으로는, 상기 다수개의 홀센서가 각각 초전도 선재의 너비를 따라 소정 간격으로 배치되는데, 예를 들면, 4mm 폭의 선재의 경우 7개의 홀센서가 폭 방향을 따라 배치되고, 이 경우 초전도 선재의 중앙에 배치된 홀센서 측정값과 그 외 다른 위치의 홀센서 측정값이 동일해지는 시점의 온도값을 초전도 선재의 임계전이온도로 결정할 수 있다.
다른 양상에서 본 발명은 초전도 성재의 임계전이온도 측정 방법에 관계한다. 상기 방법은 초전도 선재 공급단계(S1), 자기장 변화측정 단계(S2) 및 임계전이온도 결정단계(S3)를 포함한다.
상기 초전도 선재 공급단계(S1)는 액체 질소에 소정 시간 통과시킨 초전도 선재를 액체질소 밖으로 노출시킨 후 영구자석과 홀센서 어레이 사이로 공급하는 단계이다.
앞에서 상술한 바와 같이, 상기 단계는 영구자석에 의해 형성된 자기장 영역에 초전도 선재를 공급한다. 상기 초전도 선재는 우선 액체 질소에 잠겨 77K 온도 또는 그 이하 온도로 유지된 후 액체 질소 밖으로 노출된다. 상기 공급단계는 초전도 선재를 공급하면 선재의 온도가 77K 온도 또는 그 이하 온도에서 점차 상승하게 된다.
상기 자기장 변화 측정 단계는(S2)는 선재 폭을 따라 소정 간격으로 위치한 상기 홀센서 어레이를 사용하여 온도 상승에 따른 상기 초전도 선재 표면에서 유도되는 자기장의 변화를 측정하는 단계이다.
상기 임계전이온도 선정 단계(S3)는 상기 홀센서 어레이 센서들로 측정된 폭에 따른 자기장의 세기가 일정해지는 시점의 온도를 초전도 선재의 임계전이온도로 결정하는 단계이다.
도 4는 초전도 선재의 표면 자기장을 7-홀센서 어레이를 이용하여 측정한 값이다.
도 4-a는 특성측정부(100, 200)에서 액체 질소 내부에 초전도 선재가 위치하는 경우이거나 액체 질소 밖으로 노출되는 순간에 측정한 자기장의 분포를 나타낸다. 도 4-a를 참고하면, 중앙의 4번 센서 값인 최솟값과 양끝의 1번 혹은 7번 센서 값들의 최댓값들의 차이가 최대로 됨을 알 수 있는데, 이는 선재가 임계전이온도(Tc) 이하에 있다는 것을 의미한다.
도 4-b는 액체질소 밖으로 노출되어 온도가 상승한 초전도 선재의 표면자기장을 7-홀센서 어레이를 이용하여 측정한 것이다. 도 4-b를 참고하면, 도 4-a에 비해 중앙의 4번 센서 값인 최솟값과 양끝의 1번 혹은 7번 센서 값들의 최댓값들의 차이가 상당히 줄었음을 확인할 수 있다. 이것은 초전도 선재의 온도가 점차 상승하여 임계전이온도(Tc)에 가까워지고 있음을 나타낸다.
도 4-c는 도 4-b보다 좀 더 시간이 노출 시간이 경과한 초전도 선재의 표면자기장을 7-홀센서 어레이를 이용하여 측정한 것이다. 도 4-c를 참고하면, 중앙의 4번 센서 값과 나머지 1, 2, 3, 5, 6, 7 센서값들과의 차이가 거의 없음을 알 수 있다.
본 발명에서는 도 4-c와 같이, 상기 홀센서 어레이(30, 230)로 측정된 폭에 따른 자기장의 세기들(다수개의 홀센서 측정값들)이 일정해지는 시점의 온도를 초전도 선재의 임계전이온도로 결정한다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
100, 200 : 초전도 선재 특성 측정장치
10, 210 : 초전도 선재 20, 220 : 영구자석
30, 230 : 홀센서 어레이 40, 240 : 온도센서
50 : 상판 60 : 중판
70 : 하판 80 : 큰 나사 노도
90 : 작은 나사 노드 250 : 상판
260 : 하판 261 : 기이드홈
300 : 하우징 400 : 공급부
500 : 제어부

Claims (8)

  1. 액체 질소가 담겨진 하우징 ;
    초전도 선재, 상기 초전도 선재의 상부 또는 하부에 위치되어 자기장을 유도하는 영구자석, 상기 초전도 선재 기준으로 상기 영구자석 반대편에 위치하여 초전도 선재에 유도된 자기장을 측정하는 홀센서 어레이, 및 상기 초전도 선재의 실시간 임계 전이 온도를 측정하는 온도센서를 구비하되, 상기 하우징 외부에 위치하는 초전도 선재 특성 측정장치 ;
    상기 초전도 선재를 상기 액체 질소 내부로 통과시킨 후 상기 특성 측정 장치로 제공하는 공급부 ; 및
    상기 홀센서 어레이의 자기장 변화 및 온도 측정과, 측정된 데이터를 기반으로 임계전이온도를 선정하고 표시하되, 상기 홀센서 어레이로 측정된 폭에 따른 자기장의 세기가 일정해지는 시점의 온도를 초전도 선재의 임계전이 온도로 결정하는 제어부를 포함하는 초전도 선재 임계전이온도 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 초전도 선재는 상기 홀센서 어레이에 비접촉식으로 연속 공급되는 것을 특징으로 하는 초전도 임계전이온도 측정장치.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서, 상기 장치는 홀센서 어레이가 설치되는 하판을 포함하고, 상기 하판 상부에는 상기 초전도 선재가 통과할 수 있는 가이드 홈이 형성되어 상기 초전도 선재가 상기 홀센서 어레이에 비접촉식으로 연속 공급되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 임계전이온도 측정장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 공급부는 장선의 초선도 선재를 연속적으로 공급 및 수거할 수 있는 릴-투-릴 방식인 것을 특징으로 하는 초전도 선재 임계전이온도 측정장치.
  7. 제 1항의 초전도 선재 임계전이온도 측정장치를 이용하여 임계전이온도를 측정하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    액체 질소에 소정 시간 통과시킨 초전도 선재를 액체질소 밖으로 노출시킨 후 영구자석과 홀센서 어레이 사이로 공급하는 단계 ;
    선재 폭을 따라 소정 간격으로 위치한 상기 홀센서 어레이를 사용하여 온도 상승에 따른 상기 초전도 선재 표면에서 유도되는 자기장의 변화를 측정하는 단계 ; 및
    상기 홀센서 어레이로 측정된 폭에 따른 자기장의 세기가 일정해지는 시점의 온도를 초전도 선재의 임계전이온도로 결정하는 임계전이온도 선정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 임계전이온도 측정 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 임계전이온도 선정 단계는 초전도 선재의 중앙에 배치된 홀센서 측정값과 폭 방향으로 다른 위치에 배치된 홀센서 측정값이 동일해지는 시점의 온도를 초전도 선재의 임계전이온도로 결정하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재의 임계전이온도 측정 방법.
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