KR101845474B1 - The join method of the laminated superconducting tape and join laminated superconducting wire unit - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 적층된 초전도선재의 접합방법 및 이를 통해 적층 접합되는 초전도선재유니트에 있어서, 금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 복수의 초전도선재를 이격되는 상태로 각각 진공챔버 내에 장입하는 단계와; 진공 분위기 하에서 복수의 상기 초전도선재가 서로 적층되는 영역에 순수한 상태의 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하여 구리 입자를 부착하는 단계와; 복수의 상기 초전도선재 및 상기 초전도선재 사이에 부착된 상기 구리 입자를 함께 가압롤러를 통과시켜 상기 구리 입자를 구리 안정화층으로 형성시킴과 동시에 상기 구리 안정화층을 매개로 상기 초전도선재 상호 간을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 복수의 초전도선재 또는 보강선재와 초전도선재 사이에 순수한 구리 입자를 이용하여 진공증착을 통해 두께가 얇은 구리 안정화층을 형성할 수 있으며, 이를 통해 단위면적당 전류가 증가되는 효과를 얻을 수 있다. 또한 구리 입자를 진공증착함에 의해 상온에서 극저온으로 이동하더라도 열팽창계수 차이에 의해 초전도선재와 구리 안정화층이 분리되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method of joining superconducting superconducting wires and a superconducting wire rod unit to be laminated thereon, wherein a plurality of superconducting wires made of a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer and a protective layer are charged into a vacuum chamber ; Depositing copper particles by vacuum evaporation of copper particles in a pure state in a region where a plurality of superconducting wires are stacked in a vacuum atmosphere; The plurality of superconducting wires and the copper particles attached between the superconducting wires are passed together through a pressure roller to form the copper particles as a copper stabilizing layer and the superconducting wires are bonded to each other via the copper stabilizing layer The present invention is not limited to these embodiments. As a result, a thin copper stabilizing layer can be formed through vacuum deposition using pure copper particles between a plurality of superconducting wires or a superconducting wire and a superconducting wire, thereby increasing current per unit area. In addition, by vacuum depositing copper particles, it is possible to prevent separation of the superconducting wire and the copper stabilizing layer due to the difference in thermal expansion coefficient even when moving from a room temperature to a cryogenic temperature.

Description

적층된 초전도선재의 접합방법 및 이를 통해 적층 접합되는 초전도선재유니트 {The join method of the laminated superconducting tape and join laminated superconducting wire unit}[0001] The present invention relates to a method of joining superconducting wires and to a superconducting wire rod using the superconducting wire,

본 발명은 적층된 초전도선재의 접합방법 및 이를 통해 적층 접합되는 초전도선재유니트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 초전도선재 또는 보강선재와 초전도선재 사이에 순수한 구리 입자를 이용하여 진공증착을 통해 두께가 얇은 구리 안정화층을 형성할 수 있으며, 이를 통해 단위면적당 전류가 증가되는 적층된 초전도선재의 접합방법 및 이를 통해 적층 접합되는 초전도선재유니트에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of joining superconducting wires and a superconducting wire rod assembly using the same, and more particularly, to a method of joining superconducting wire rods through a plurality of superconducting wires or a superconducting wire using pure copper particles, The present invention relates to a method of joining a superconducting superconducting wire having a thin copper stabilizing layer and increasing a current per unit area thereof and a superconducting wire rod unit to be laminated thereon.

초전도선재는 물체의 전기저항이 0인 물질을 의미하며, 액체헬륨의 온도인 4K 근처에서 전류저항이 0에 가까운 물질을 저온초전도선재(Low Temperature Superconductor, LTS), 액체 헬륨보다 고온의 액체질소 온도인 77K에서 초전도 현상을 보이는 물질을 고온초전도선재(High Temperature superconductor, HTS)라 일컫는다. 초전도선재는 높은 임계온도, 임계전류밀도 및 임계자기장을 나타내기 때문에 초전도 마그네트, 초전도 케이블, 초전도 모터 또는 초전도 발전기 등과 같은 전력용 기기에 적용이 기대되고 있다. 일반적으로 박막형 초전도선재는 금속층, 초전도층 및 금속층과 초전도층 간의 물성 차이를 최소화시키기 위한 버퍼층(buffer layer)으로 형성되어 있다.A superconducting wire means a material whose electrical resistance is zero. A material having a current resistance near 0 at a temperature of about 4 K, which is a liquid helium temperature, is called a low temperature superconductor (LTS), a liquid nitrogen temperature A superconducting material at 77K is called a high temperature superconductor (HTS). Since superconducting wires exhibit high threshold temperatures, critical current density, and critical magnetic fields, they are expected to be applied to power devices such as superconducting magnets, superconducting cables, superconducting motors, or superconducting generators. Generally, the thin film type superconducting wire is formed of a buffer layer for minimizing a difference in physical properties between a metal layer, a superconducting layer, and a superconducting layer.

이러한 초전도선재 한 가닥으로는 1000A 이상의 대전류화가 어려울 뿐만 아니라 또한 박막형 초전도선재는 금속층이 완충층으로 인해 안정화재로 사용될 수 없기 때문에 필수적으로 별도의 금속재로 형성된 안정화재를 함께 사용하여야 한다. 따라서 대전류를 통전시키기 위해서는 여러 개의 초전도선재를 적층시켜 집합화하여 사용하고 있으며 초전도 박막 주변에 금속 안정화재를 덧대어 사용하는 것이 일반적이다. In addition, since the metal layer can not be used as a stable fire due to the buffer layer, it is necessary to use a stable fire formed of a separate metal material together with the superconducting wire. Therefore, in order to energize a large current, several superconducting wires are stacked and used together, and it is common to use a metal stabilization fire around the superconducting thin film.

초전도선재를 집합화하는 가장 일반적인 방법으로는 초전도선재 간을 솔더링(soldering, 납땜)하고 병렬로 연결하여 사용하는 것이며, 이러한 집합화된 초전도선재는 금속 안정화재와 솔더링하여 접합되어 사용된다. 즉 초전도선재의 집합화 및 금속 안정화재와의 접합은 모두 솔더링에 의해 실현되어 왔다. 대표적인 솔더링 관련 종래기술로 '대한민국특허청 등록특허 제10-0760993호 초전도 선재의 라미네이션 접합 장치 및 방법'이 있다. 하지만 이와 같은 종래기술은 초전도선재 간의 솔더링을 목적으로 하는 것이 아닌 초전도선재와 안정화재 간의 접합을 위해 솔더링을 행하는 것이므로, 초전도선재를 집합화하기 위한 기술과는 차이가 있다.The most common method of assembling superconducting wires is to use soldering (soldering) between the superconducting wires and connecting them in parallel. Such superconducting superconducting wires are used by being soldered together with a metal stabilizing wire. That is, the assembly of the superconducting wires and the bonding to the metal stabilized fire have all been realized by soldering. As a conventional soldering related art, there is a Korean Patent Registration No. 10-0760993 entitled " Device and method of lamination bonding superconducting wire. &Quot; However, such a conventional technique does not aim at soldering between superconducting wires but performs soldering for bonding between superconducting wires and stabilizing wires. Therefore, this technique is different from the technique for collecting superconducting wires.

솔더링에 의한 초전도선재 간의 집합화 및 금속 안정화재와의 접합은 초전도선재 간에 저항이 비교적 높게 나타나므로, 초전도선재의 본래 기능인 영구전류 운전에 지장을 초래하게 될 뿐만 아니라, 솔더링 부위가 떨어져 나가는 등 집합화된 초전도선재 전체의 저항이 균일하지 못해 전류의 흐름이 한쪽으로 과잉되어 초전도선재 내부의 온도가 상승함에 따라 초전도 상태가 깨어지는 염려가 있다.Because of the relatively high resistance between superconducting wires, the assembly of superconducting wires by soldering and the joining of superconducting wires with fire do not interfere with the operation of the permanent current, which is the original function of the superconducting wire, The resistance of the entire superconducting wire is not uniform, and the superconducting state may be broken as the temperature of the superconducting wire is increased due to the current flow surplus to one side.

다른 종래기술 '대한민국특허청 등록특허 제10-0755899호 박막형 초전도 선재의 집합방법 및 집합화된 초전도 선재'는, 박막형 초전도 선재를 적층시키는 단계와; 초전도선재 사이 및 최상층과 최하층에 금속 안정화재를 삽입시켜 초전도선재와 금속 안정화재를 솔더링 시키면서 가열가압롤러로 통과시켜 초전도선재를 집합화하는 단계와; 결과물을 저항용접롤러로 통과시켜 금속 안정화재를 상호 용접하여 접합시키는 단계로 이루어져 있다. 하지만 이와 같이 금속 안정화재를 형성할 경우 공기 중에 금속 안정화재가 노출되어 산화될 우려가 있으며, 금속의 산화로 인해 금속 안정화재 간에 접합이 원활하게 이루어지지 않는다. 또한 각각 분리된 상태의 초전도선재 및 금속 안정화재를 가열 및 가압을 통해 접합시키기 때문에 c축 방향으로 힘을 가했을 때 서로 박리되는 문제가 발생할 수 있다.Another prior art " Korean Patent Registration No. 10-0755899 " A method of assembling thin film type superconducting wires and an assembled superconducting wire, 'comprises the steps of: stacking thin film superconducting wires; Collecting the superconducting wires by inserting a metal stabilizing fire between the superconducting wires and the uppermost and lowermost layers, passing the superconducting wires through a heating and pressing roller while soldering the superconducting wires and the metal stabilizing fire; And passing the resultant through a resistance welding roller to weld the metal stabilizing fire to each other. However, when such a metal-stabilized fire is formed, there is a fear that the metal stabilizer is exposed to oxidation in the air, and the oxidation of the metal does not smoothly bond the metal stable fire. In addition, since separate superconducting wire and metal stabilizing fire are bonded through heating and pressurization, there is a problem that they are separated from each other when a force is applied in the c-axis direction.

대한민국특허청 등록특허 제10-0760993호Korea Patent Office Registration No. 10-0760993 대한민국특허청 등록특허 제10-0755899호Korea Patent Office Registration No. 10-0755899

따라서 본 발명의 목적은 복수의 초전도선재 또는 보강선재와 초전도선재 사이에 순수한 구리 입자를 이용하여 진공증착을 통해 두께가 얇은 구리 안정화층을 형성할 수 있으며, 이를 통해 단위면적당 전류가 증가되는 적층된 초전도선재의 접합방법 및 이를 통해 적층 접합되는 초전도선재유니트를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of forming a copper-stabilized layer having a thin thickness through vacuum deposition using pure copper particles between a plurality of superconducting wires or a superconducting wire and a superconducting wire, A method of joining superconducting wires and a superconducting wire rod unit to be laminated thereon.

또한 구리 입자를 진공증착함에 의해 상온에서 극저온으로 이동하더라도 열팽창계수 차이에 의해 초전도선재와 구리 안정화층이 분리되는 것을 방지할 수 있는 적층된 초전도선재의 접합방법 및 이를 통해 적층 접합되는 초전도선재유니트를 제공하는 것이다.Also, a method of joining superconducting wires capable of preventing separation of a superconducting wire and a copper stabilizing layer due to a difference in thermal expansion coefficient even when moving from a room temperature to a cryogenic temperature by vacuum deposition of copper particles, and a superconducting wire rod unit .

상기한 목적은, 금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 복수의 초전도선재를 이격되는 상태로 각각 진공챔버 내에 장입하는 단계와; 진공 분위기 하에서 복수의 상기 초전도선재가 서로 적층되는 영역에 순수한 상태의 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하여 구리 입자를 부착하는 단계와; 복수의 상기 초전도선재 및 상기 초전도선재 사이에 부착된 상기 구리 입자를 함께 가압롤러를 통과시켜 상기 구리 입자를 구리 안정화층으로 형성시킴과 동시에 상기 구리 안정화층을 매개로 상기 초전도선재 상호 간을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법에 의해 달성된다.The above object is achieved by a method of manufacturing a superconducting wire, comprising the steps of: charging a plurality of superconducting wires made of a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer and a protective layer in a vacuum chamber; Depositing copper particles by vacuum evaporation of copper particles in a pure state in a region where a plurality of superconducting wires are stacked in a vacuum atmosphere; The plurality of superconducting wires and the copper particles attached between the superconducting wires are passed together through a pressure roller to form the copper particles as a copper stabilizing layer and the superconducting wires are bonded to each other via the copper stabilizing layer Wherein the superconducting wire is joined to the superconducting wire.

상기 초전도선재를 진공챔버 내에 장입하는 단계에서, 상기 보호층에 상기 구리 입자를 진공증착하기 위해 복수의 상기 초전도선재는 상기 보호층끼리 근접하도록 서로 마주보게 배치되거나, 상기 금속기판에 상기 구리 입자를 진공증착하기 위해 복수의 상기 초전도선재는 상기 금속기판끼리 근접하도록 서로 마주보게 배치되거나, 상기 초전도선재는 서로 동일한 방향을 향하도록 적층되는 것이 바람직하다.Wherein the plurality of superconducting wires are disposed opposite to each other so as to be close to each other for the vacuum deposition of the copper particles on the protective layer in the step of charging the superconducting wires into the vacuum chamber, The plurality of superconducting wires may be arranged to face each other so as to be closer to each other, or the superconducting wires may be laminated so as to face in the same direction.

여기서, 상기 초전도선재를 진공챔버 내에 장입하는 단계 이전에, 복수의 상기 초전도선재 표면을 세척하는 단계를 더 포함하며, 상기 구리 입자를 부착하는 단계에서, 복수의 상기 초전도선재의 최외곽에 구리 안정화재가 형성되도록 상기 초전도선재의 표면 영역에 순수한 상태의 구리 입자를 진공증착 하는 것이 바람직하다.The method may further include cleaning the surface of the plurality of superconducting wires before charging the superconducting wires into the vacuum chamber, wherein, in the step of attaching the copper particles, It is preferable that the copper particles in a pure state are vacuum deposited on the surface region of the superconducting wire so that ashes are formed.

또한, 상기 보호층은, 은(Ag)으로 이루어진 은 보호층이거나, 은(Ag)으로 이루어진 은 보호층과; 상기 은 보호층의 상부에 적층되는 구리 보호층으로 이루어진 것이 바람직하다.The protective layer may be a silver protective layer made of silver (Ag) or a silver protective layer made of silver (Ag); And a copper protective layer laminated on the silver protective layer.

상기한 목적은, 금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 초전도선재 및 외주면에 구리코팅층이 형성된 보강선재를 이격되는 상태로 각각 진공챔버 내에 장입하는 단계와; 진공 분위기 하에서 상기 초전도선재 및 상기 보강선재가 서로 적층되는 영역에 순수한 상태의 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하여 구리 입자를 부착하는 단계와; 상기 초전도선재, 상기 보강선재 및 상기 초전도선재와 상기 보강선재 사이에 부착된 상기 구리 입자를 함께 가압롤러를 통과시켜 상기 구리 입자를 구리 안정화층으로 형성시킴과 동시에 상기 구리 안정화층을 매개로 상기 초전도선재 및 상기 보강선재 상호 간을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법에 의해서도 달성된다.The above objects are achieved by a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: charging a superconducting wire made of a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer and a protective layer, and a reinforcing wire having a copper coating layer formed on an outer circumferential surface thereof, Depositing copper particles by vacuum evaporation of copper particles in a pure state in a region where the superconducting wires and the reinforcing wire are stacked in a vacuum atmosphere; The copper particles attached between the superconducting wire and the superconducting wire and the superconducting wire are passed together through a pressure roller so that the copper particles are formed into a copper stabilizing layer, And joining the wire rod and the reinforcing wire to each other.

여기서, 상기 보강선재는 상기 초전도선재의 상부 및 하부에 각각 적층되도록 복수 개가 사용되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that a plurality of the reinforcing wire materials are stacked on the upper and lower portions of the superconducting wire.

상기한 목적은 또한, 금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 복수의 초전도선재와; 진공 분위기 하에서 복수의 상기 초전도선재가 서로 적층되는 영역에 순수한 상태의 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하고, 상기 구리 입자를 가압시킴과 동시에 형성되며 상기 초전도선재 상호 간을 접합시키는 매개인 구리 안정화층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트에 의해서도 달성된다.The above object is also achieved by a superconducting wire comprising: a plurality of superconducting wires made of a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer and a protective layer; A method of vacuum evaporating copper particles in a pure state to a region where a plurality of the superconducting wires are stacked in a vacuum atmosphere to form a plurality of superconducting wires, Wherein the superconducting wire comprises a superconducting wire and a copper stabilizing layer.

여기서, 상기 보호층에 상기 구리 입자가 진공증착 되도록 복수의 상기 초전도선재는 상기 보호층끼리 근접하도록 서로 마주보게 배치되거나, 상기 금속기판에 상기 구리 입자가 진공증착 되도록 복수의 상기 초전도선재는 상기 금속기판끼리 근접하도록 서로 마주보게 배치되거나, 상기 초전도선재는 서로 동일한 방향을 향하도록 적층되는 것이 바람직하다.Here, the plurality of superconducting wires may be disposed opposite to each other such that the plurality of superconducting wires are disposed close to each other so that the copper particles are vacuum-deposited on the protective layer, or the plurality of superconducting wires are vacuum- And the superconducting wires are stacked so as to face each other in the same direction.

상기한 목적은 또한, 외주면에 구리코팅층이 형성된 보강선재와; 금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 초전도선재와; 진공 분위기 하에서 상기 보강선재 및 상기 초전도선재가 서로 적층되는 영역에 순수한 상태의 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하고, 상기 구리 입자를 가압시킴과 동시에 형성되며 상기 보강선재 및 상기 초전도선재 상호 간을 접합시키는 매개인 구리 안정화층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트에 의해서도 달성된다.The above-described object is also achieved by a reinforcing wire comprising: a reinforcing wire having a copper coating layer formed on an outer circumferential surface thereof; A superconducting wire made of a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer, and a protective layer; Vacuum evaporation of pure copper particles in a region where the reinforcing wire and the superconducting wire are laminated to each other in a vacuum atmosphere to form the reinforcing wire and the superconducting wire, And a copper stabilizing layer as an intermediate medium for bonding the superconducting wires to each other.

상술한 본 발명의 구성에 따르면 복수의 초전도선재 또는 보강선재와 초전도선재 사이에 순수한 구리 입자를 이용하여 진공증착을 통해 두께가 얇은 구리 안정화층을 형성할 수 있으며, 이를 통해 단위면적당 전류가 증가되는 효과를 얻을 수 있다. According to the structure of the present invention described above, it is possible to form a copper stabilizing layer having a thin thickness through vacuum deposition using pure copper particles between a plurality of superconducting wires or a superconducting wire and a superconducting wire, thereby increasing a current per unit area Effect can be obtained.

또한 구리 입자를 진공증착함에 의해 상온에서 극저온으로 이동하더라도 열팽창계수 차이에 의해 초전도선재와 구리 안정화층이 분리되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by vacuum depositing copper particles, it is possible to prevent separation of the superconducting wire and the copper stabilizing layer due to the difference in thermal expansion coefficient even when moving from a room temperature to a cryogenic temperature.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 초전도선재유니트의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 적층된 초전도선재의 접합방법 순서도이고,
도 3은 진공챔버 내에서 구리 입자가 진공증착되는 것을 나타낸 개념도이고,
도 4a 및 도 4b는 복수의 초전도선재 사이에 구리 입자가 진공증착 되는 것을 나타낸 개념도이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 초전도선재유니트의 단면도이고,
도 6은 진공챔버 내에서 구리 입자가 진공증착되는 것을 나타낸 개념도이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 적층된 초전도선재의 접합방법 순서도이다.1 is a cross-sectional view of a superconducting wire rod unit according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a flowchart of a method of joining superimposed superconducting wires according to a first embodiment of the present invention,
3 is a conceptual view showing that copper particles are vacuum-deposited in a vacuum chamber,
4A and 4B are conceptual diagrams showing that copper particles are vacuum-deposited between a plurality of superconducting wires,
5 is a cross-sectional view of a superconducting wire rod unit according to a second embodiment of the present invention,
6 is a conceptual view showing that copper particles are vacuum-deposited in a vacuum chamber,
7 is a flowchart showing a method of joining the superconducting superconducting wires according to the second embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 적층된 초전도선재의 접합방법 및 이를 통해 적층 접합되는 초전도선재유니트를 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for joining laminated superconducting wire according to an embodiment of the present invention and a superconducting wire rod unit to be laminated thereon will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 접합방법을 통해 얻어지는 제1실시예에 따른 적층 접합된 초전도선재유니트(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이 금속기판(111, 121)-완충층(113, 123)-초전도층(115, 125)-보호층(117, 127)으로 이루어진 복수의 초전도선재(110, 120)와, 복수의 초전도선재(110, 120) 사이에 적층되는 구리 안정화층(130)을 포함한다. 구리 안정화층(130)은 진공챔버(200) 내에서 복수의 초전도선재(110, 120)가 서로 적층되는 영역에 순수한 상태의 구리(Cu) 입자(10)를 진공증착(vacuum evaporation)하는 방법을 통해 복수의 초전도선재(110, 120) 사이에 형성된다. 경우에 따라서 적층 접합되는 초전도선재(110, 120)는 전류가 흐르는 양에 따라 필요한 개수만큼의 초전도선재를 적층할 수 있다.1, the laminated bonded superconducting wire rod unit 100 according to the first embodiment obtained through the bonding method of the present invention includes metal substrates 111 and 121, buffer layers 113 and 123, and superconducting layers A plurality of superconducting wires 110 and 120 made up of a plurality of superconducting wires 115 and 125 and protective layers 117 and 127 and a copper stabilizing layer 130 stacked between a plurality of superconducting wires 110 and 120. The copper stabilizing layer 130 may be formed by vacuum evaporating copper particles 10 in a pure state in a region where a plurality of superconducting wires 110 and 120 are stacked in a vacuum chamber 200 And is formed between the plurality of superconducting wires 110 and 120. The superconducting wires 110 and 120 to be laminated can be stacked as many times as necessary according to the amount of current flowing.

초전도선재(110, 120)의 금속기판(111, 121)은 내산화성을 지닌 니켈합금 또는 스테인레스 스틸로 이루어지며, 금속기판(111, 121)의 상부에 형성된 산화물 완충층(113, 123)은 금속기판(111, 121)과 초전도층(115, 125) 사이에 형성되어 외부의 다양한 자극을 완충시키는 역할을 한다. 구체적으로 초전도선재(110, 120)를 제조시 초전도층(115, 125)은 고온에서 형성되는데 이때 금속기판(111, 121)의 금속물질이 초전도층(115, 125)에 확산되어 초전도층(115, 125)이 오염되는 것을 방지하며, 초전도층(115, 125)의 초전도특성을 향상시키는 역할을 한다.The metal substrates 111 and 121 of the superconducting wires 110 and 120 are made of a nickel alloy or stainless steel having oxidation resistance and the oxide buffer layers 113 and 123 formed on the metal substrates 111 and 121, And is formed between the superconducting layers 111 and 121 and the superconducting layers 115 and 125 to buffer various external stimuli. Specifically, when the superconducting wires 110 and 120 are manufactured, the superconducting layers 115 and 125 are formed at a high temperature. At this time, the metal materials of the metal substrates 111 and 121 are diffused into the superconducting layers 115 and 125, And 125 and to improve the superconducting properties of the superconducting layers 115 and 125.

완충층(113, 123) 상부에 형성된 초전도층(115, 125)은 물리적 또는 화학적인 방법으로 코팅하여 형성된다. 초전도층(115, 125)은 고온초전도 특성을 가지는 희토류계 원소로 제조되며, 바람직한 초전도층(115, 125)의 재료는 희토류원소-바륨-구리-산소(RE-Ba-Cu-O) 계이다.The superconducting layers 115 and 125 formed on the buffer layers 113 and 123 are formed by physical or chemical coating. The superconducting layers 115 and 125 are made of a rare earth element having a high temperature superconducting property and the material of the superconducting layers 115 and 125 is a rare earth element-barium-copper-oxygen (RE-Ba-Cu-O) .

금속기판(111, 121), 완충층(113, 123) 및 초전도층(115, 125)이 순차적으로 적층된 초전도선재(110, 120)에서 초전도층(115, 125)의 상부에는 보호층(117, 127)이 적층된다. 보호층(117, 127)은 초전도층(115, 125)에 얇게 코팅되며, 외부로부터 초전도층(115, 125)을 보호하는 역할을 한다. 뿐만 아니라 초전도선재(110, 120)를 적층시키기 위해 초전도선재(110, 120) 사이에 구리 안정화층(130)을 형성할 때 금속으로 이루어진 안정화층(130)의 결합력을 증가시키기 위해서도 보호층(117, 127)이 필요하다. 여기서 보호층(117, 127)은 은(Ag)으로 이루어진 은 보호층(117a, 127a)과, 은 보호층(117a, 127a)의 상부에 적층되는 구리 보호층(117b, 127b)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 경우에 따라서 구리 보호층(117b, 127b) 없이 은 보호층(117a, 127a)만 존재하는 초전도선재(110, 120)를 사용할 수도 있다.The protective layers 117 and 125 are formed on the superconducting layers 115 and 125 in the superconducting wires 110 and 120 in which the metal substrates 111 and 121, the buffer layers 113 and 123 and the superconducting layers 115 and 125 are sequentially stacked. 127 are stacked. The protective layers 117 and 127 are thinly coated on the superconducting layers 115 and 125 and protect the superconducting layers 115 and 125 from the outside. In addition, when the copper stabilizing layer 130 is formed between the superconducting wires 110 and 120 to laminate the superconducting wires 110 and 120, in order to increase the bonding force of the stabilizing layer 130 made of metal, , 127) are required. Here, the protective layers 117 and 127 preferably include silver protective layers 117a and 127a made of silver (Ag) and copper protective layers 117b and 127b stacked on the silver protective layers 117a and 127a Do. The superconducting wires 110 and 120 having only the silver protective layers 117a and 127a may be used without the copper protective layers 117b and 127b.

이와 같은 구성으로 이루어진 초전도선재(110, 120)를 접합하기 위한 방법으로는 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 초전도선재(110, 120) 표면을 세척한다(S1a).As shown in FIG. 2, the surfaces of a plurality of superconducting wires 110 and 120 are cleaned (S1a) in order to bond the superconducting wires 110 and 120 having such a configuration.

금속기판(111)-완충층(113)-초전도층(115)-보호층(117)으로 이루어진 제1초전도선재(110)와, 제1초전도선재(110)와 동일한 구성으로 이루어진 제2초전도선재(120)는 진공챔버(200) 내에 장입되기 이전에 표면 세척 단계를 통해 초전도선재(110, 120)의 표면에 불순물을 대부분 제거하도록 할 수 있다. 세척 단계는 다양한 방법이 이루어질 수 있으나 초전도선재(110, 120)는 일반적으로 산세(pickling) 처리를 많이 이용한다. 산세 처리는 도금 전에 도금재가 표면에 용이하게 부착되도록 하는 목적으로 미리 염산, 황산 또는 인산으로 표면을 세정하는 것을 의미한다. 이와 같이 산세 처리를 할 경우 초전도선재(110, 120) 표면의 작은 조각(scale), 녹(rust), 혼재물 등과 같은 불순물이 세척된다. 일반적으로 금속은 표면을 덮고 있는 불순물에 의해 마찰력이 좌우되기 때문에 금속의 표면에 불순물을 제거하는 과정은 매우 중요한 공정 중 하나이다. A first superconducting wire 110 made of a metal substrate 111 - a buffer layer 113 - a superconducting layer 115 - a protective layer 117, and a second superconducting wire 110 having the same configuration as the first superconducting wire 110 120 can remove most of the impurities on the surfaces of the superconducting wires 110, 120 through the surface cleaning step before being loaded into the vacuum chamber 200. The cleaning step may be performed in various ways, but the superconducting wires 110 and 120 generally use a pickling process. The pickling treatment means that the surface is washed with hydrochloric acid, sulfuric acid or phosphoric acid in advance for the purpose of allowing the plating material to adhere to the surface easily before plating. When the pickling process is performed as described above, impurities such as scale, rust, mixed material and the like on the surfaces of the superconducting wires 110 and 120 are cleaned. Generally, the process of removing impurities on the surface of metal is one of the most important processes because the friction force depends on the impurities covering the surface of the metal.

경우에 따라서 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)는 주위에 구리 안정화재가 형성된 상태의 초전도선재를 사용할 수도 있다.The first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 may be formed of a superconducting wire having a copper stabilizer formed therearound.

복수의 초전도선재(110, 120)를 이격되는 상태로 진공챔버 내에 장입한다(S2a).The plurality of superconducting wires 110 and 120 are charged into the vacuum chamber in a state of being spaced apart (S2a).

S1a 단계를 통해 표면에 불순물이 제거된 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120)를 서로 이격되는 위치에서 이격되는 상태로 도 3에 도시된 바와 같이 각각 진공챔버(200) 내로 장입한다. 진공증착(vacuum evaporation)은 진공 분위기 하에서 구리를 가열하여 증발된 구리 입자(10)가 초전도선재(110, 120)에 부착되도록 하는 방법으로 진공 분위기를 조성하기 위해서 진공챔버를 사용한다.As shown in FIG. 3, the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120, from which impurities have been removed, are charged into the vacuum chamber 200, do. Vacuum evaporation is a method of heating copper in a vacuum atmosphere so that the evaporated copper particles 10 adhere to the superconducting wires 110 and 120. In order to form a vacuum atmosphere, a vacuum chamber is used.

또한 S1 단계에서 초전도선재(110, 120)의 표면에 불순물을 제거하였으나 공기 중에 초전도선재(110, 120)를 지속적으로 노출시킬 경우 다시 불순물이 표면에 부착되거나 표면에 산화가 일어날 수 있기 때문에 이를 위해 초전도선재(110, 120)를 진공챔버(200) 내에 장입한다. 초전도선재(110, 120)를 진공챔버(200) 내에 장입하게 되면 초전도선재(110, 120) 표면에 잔존하는 일부 먼지들이 제거될 수도 있다.In addition, if the impurities are removed from the surface of the superconducting wires 110 and 120 in step S1, if the superconducting wires 110 and 120 are continuously exposed to air, impurities may adhere to the surface or oxidize the surface. The superconducting wires 110 and 120 are charged into the vacuum chamber 200. When the superconducting wires 110 and 120 are charged into the vacuum chamber 200, some dust remaining on the surfaces of the superconducting wires 110 and 120 may be removed.

순수한 상태의 구리 입자(10)를 진공증착하여 초전도선재(110, 120) 사이에 구리 입자(10)를 부착한다(S3a).The copper particles 10 in a pure state are vacuum deposited to attach the copper particles 10 between the superconducting wires 110 and 120 (S3a).

서로 이격된 상태로 진공챔버(200) 내로 장입되는 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)는 진공챔버(200) 내에서 이격 거리가 점차 감소되면서 서로 근접해지며, 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)가 서로 적층되는 영역에 구리 입자(10)를 진공증착하여 초전도선재(110, 120) 사이에 구리 입자(10)를 부착한다. 진공 분위기 하에서 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120)가 적층되기 직전에 순수한 상태의 구리 입자(10)가 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120)가 마주보는 표면에 각각 부착되는데 구리 입자(10)가 표면에 부착됨과 동시에 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)가 적층되어 구리 입자(10)는 도 4a에 도시된 바와 같이 초전도선재(110, 120) 사이에 배치된다.The first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 charged into the vacuum chamber 200 in a state of being spaced apart from each other are brought closer to each other while gradually decreasing the spacing distance in the vacuum chamber 200, The copper particles 10 are vacuum-deposited on the regions where the first superconducting wires 110 and the second superconducting wires 120 are laminated to each other to attach the copper particles 10 between the superconducting wires 110 and 120. Immediately before the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 are stacked in a vacuum atmosphere, the copper particles 10 in a pure state are held by the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 facing each other The first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 are laminated so that the copper particles 10 are attached to the surface of the superconducting wire 10, 110, and 120, respectively.

제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)는 최상부에 은 보호층(117a, 127a) 또는 구리 보호층(117b, 127b)이 형성되어 있는데, 이러한 은 또는 구리 보호층(117, 127)에 구리 입자(10)가 진공증착되도록 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)는 서로 마주보게 배치되어 서로 적층된다.The first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 are formed on the uppermost part with silver protective layers 117a and 127a or copper protective layers 117b and 127b. The first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 are disposed facing each other and stacked on each other so that the copper particles 10 are vacuum deposited.

또한 경우에 따라서 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120) 주위에 이미 구리 안정화재(140)가 형성되어 있는 경우에는 구리 보호층(117b, 127b)이 아닌 금속기판(111, 121) 부분을 서로 마주보게 배치하여 적층시킬 수도 있다. 뿐만 아니라 구리 보호층(117b, 127b) 또는 금속기판(111, 121)이 서로 마주보는 형상이 아닌, 제1초전도선재(110)가 금속기판(111)-완충층(113)-초전도층(115)-보호층(117) 순서대로 배치되고, 여기에 적층되는 제2초전도선재(120) 또한 금속기판(121)-완충층(123)-초전도층(125)-보호층(127) 순서대로 배치되도록 하여 face to back 배치와 같이 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)가 서로 동일한 방향을 향하도록 배치할 수도 있다.In the case where the copper stabilization fire 140 is already formed around the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 as the case may be, the metal substrates 111 and 121, not the copper protective layers 117b and 127b, ) Portions may be stacked facing each other. The first superconducting wire 110 is not in contact with the copper protective layers 117b and 127b or the metal substrates 111 and 121 so that the first superconducting wire 110 contacts the metal substrate 111 through the buffer layer 113 and the superconducting layer 115, The second superconducting wire 120 which is arranged in this order and the protective superconducting layer 117 are arranged in this order are also arranged in the order of the metal substrate 121, the buffer layer 123, the superconducting layer 125 and the protective layer 127 the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 may be disposed in the same direction as the face-to-back arrangement.

'Richard Feynman, The Feynman Lectures, 12-2 Friction' 자료에 따르면 구리의 마찰 계수와 관련된 내용이 기재되어 있는데, 불순물이 표면에 전혀 없는 완전한 평면 구리판의 경우, 양쪽 구리판의 경계면에 있는 구리 원자의 입장에서는 자신이 어느 쪽 구리판의 소속인지 알 수 없게 된다고 기재되어 있다. 또한 사실 구리판이 하나인지 두 개인지조차 모호해지며, 표면에 산소 원자가 기타 불순물 층이 형성되어 있어야 구리 원자들은 자신의 소속을 깨닫고 떨어져야 할 순간을 알 수 있다고 한다. 구리판은 원자들 사이에 작용하는 힘 덕분에 그 모양을 유지하고 있으므로, 순수한 물질들 사이의 마찰 계수를 실험적으로 알아내는 것은 불가능하다고 기재되어 있다.According to Richard Feynman, The Feynman Lectures, 12-2 Friction, there is a description of the coefficient of friction of copper. In the case of a perfectly flat copper plate with no impurities on the surface, the entrance of the copper atom at the interface of both copper plates , It is described that the user can not know which copper plate he belongs to. In fact, even if there is one copper plate or two copper plates, the oxygen atoms and other impurity layers must be formed on the surface so that the copper atoms can recognize the moment of their own departure and the moment of their fall. It is stated that it is impossible to experimentally determine the coefficient of friction between pure materials, since the copper plate maintains its shape due to the forces acting between the atoms.

본 발명에서 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120)는 서로 마주보는 위치에 은 보호층(117a, 127a) 또는 구리 보호층(117b, 127b)이 배치되며, 마주보는 보호층(117, 127) 사이에 구리 입자(10)를 진공증착 하게 된다. 이와 같이 구리 입자(10)를 진공증착 하게 되면 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120) 사이에 순수한 구리 입자(10)가 부착되며, 이러한 구리 입자(10)는 자신이 제1초전도선재(110)의 보호층(117)과 결합되는지 제2초전도선재(120)의 보호층(127)과 결합되는지 위치가 모호해진다. 즉 보호층(117, 127)을 포함하는 초전도선재(110, 120)에 순수한 상태의 구리 입자(10)를 진공증착하게 되면 진공증착되는 구리 입자(10)가 자신이 제1초전도선재(110)의 보호층(117)에 속해 있는지 제2초전도선재(120)의 보호층(127)에 속해 있는지 모호해지며, 이로 인해 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120)가 견고하게 결합될 수 있다. 이러한 현상이 가능한 이유는 보호층(117, 127)이 금속으로 이루어져 있으며, 금속은 플라스틱이나 섬유 등과 같은 다른 소재에 비해 금속끼리 마찰하게 되면 표면이 깨끗한 상태에서 서로 붙어버리는 성질이있기 때문에 가능하다. 특히 이러한 금속 성질은 금속 중 구리에서 강하게 나타나기 때문에 본 발명에서는 순수한 상태의 구리 입자(10)를 진공증착하는 것이다.In the present invention, silver protective layers 117a and 127a or copper protective layers 117b and 127b are disposed at positions where the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 face each other, 117, and 127, respectively. Pure copper particles 10 are attached between the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 by vacuum deposition of the copper particles 10, The position of coupling with the protective layer 117 of the superconducting wire 110 or with the protective layer 127 of the second superconducting wire 120 becomes ambiguous. That is, when the copper particles 10 in a pure state are vacuum-deposited on the superconducting wires 110 and 120 including the protective layers 117 and 127, the copper particles 10 to be vacuum deposited form the first superconducting wires 110, The first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 are bonded to the protective layer 117 of the first superconducting tape 120 and the protective layer 127 of the second superconducting tape 120. As a result, . This phenomenon is possible because the protective layers 117 and 127 are made of metal, and the metal is rubbed against each other as compared with other materials such as plastic or fiber, because the surfaces are attached to each other in a clean state. Particularly, since such a metal property appears strongly in copper in the metal, the present invention is to vacuum deposit the copper particles 10 in a pure state.

경우에 따라서 구리 입자(10)를 부착하는 단계에서, 복수의 초전도선재(110, 120)의 최외곽에 구리 안정화재(140)가 형성되도록 초전도선재(110, 120)의 표면 영역에 구리 입자(10)를 진공증착할 수도 있다. 표면 영역에 구리 입자(10)를 진공증착하는 과정은 구리 안정화층(130)을 형성함과 동시에 수행하여 구리 안정화층(130)과 구리 안정화재(140)가 서로 별개의 구성요소로 존재하지 않고 일체로 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 진공챔버(200) 내에서 불순물이 표면에 존재하지 않은 상태로 구리 입자(10)를 진공증착하기 때문에 상기에 기재된 대로 구리 입자(10)가 어느 쪽에 속해 있는지 경계가 모호해지기 때문에 가능하다.The surface of the superconducting wires 110 and 120 may be coated with copper particles 110 and 120 so that the copper stabilizing fire 140 is formed at the outermost portions of the plurality of superconducting wires 110 and 120. [ 10) may be vacuum deposited. The process of vacuum depositing the copper particles 10 on the surface region is performed simultaneously with forming the copper stabilization layer 130 so that the copper stabilization layer 130 and the copper stabilization layer 140 do not exist as separate components It is preferable that they are integrally formed. This is possible because the boundaries are unclear as to which of the copper particles 10 belongs to the above-described case since the copper particles 10 are vacuum-deposited in the vacuum chamber 200 without impurities present on the surface.

여기서 진공증착은 스퍼터링(sputtering) 또는 가열증착(thermal evaporation) 공정을 이용하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.Here, the vacuum deposition is most preferably performed using a sputtering process or a thermal evaporation process, but is not limited thereto.

구리 안정화층(130)을 매개로 상기 초전도선재(110, 120) 상호 간을 접합시킨다(S4a).The superconducting wires 110 and 120 are bonded to each other via the copper stabilizing layer 130 (S4a).

초전도선재(110, 120)가 손상되지 않을 정도의 압력 범위로 이루어진 가압롤러(300)를 통과시켜 구리 입자(10)를 구리 안정화층(130)으로 형성시킴과 동시에 구리 안정화층(130)을 매개로 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120) 상호 간을 접합시킨다. 이때 가압롤러(300)를 통해 별도의 열처리를 하지 않고도 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)를 접합시킬 수 있지만, 필요에 따라서 열처리와 동시에 가압을 수행할 수 있다. 이때 가압롤러(300)는 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)에 열처리를 할 수 있도록 온도를 조절할 수 있는 롤러인 것이 바람직하다.The copper particles 10 are formed as the copper stabilizing layer 130 by passing the pressure roller 300 having a pressure range such that the superconducting wires 110 and 120 are not damaged, The first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 are bonded to each other. At this time, the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 can be bonded together without being subjected to a separate heat treatment through the pressure roller 300, but the pressing can be performed simultaneously with the heat treatment, if necessary. The pressure roller 300 may be a roller capable of controlling the temperature of the first superconducting tape 110 and the second superconducting tape 120 so as to perform heat treatment.

제1초전도선재(110), 제2초전도선재(120) 및 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120) 사이에 부착된 순수한 상태의 구리 입자(10)를 함께 가압롤러(300)를 통과시켜 도 4b에 도시된 바와 같이 구리 입자(10)를 구리 안정화층(130)으로 형성한다. 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120) 사이에 부착되어 있던 순수한 상태의 구리 입자(10)를 가압을 통해 구리 안정화층(130)으로 형성하며, 이를 통해 구리 입자(10)는 제1초전도선재(110) 및 제2초전도선재(120)와 각각 견고하게 결합되어 적층된 초전도선재(110, 120)가 c축 방향의 힘을 받아 이탈하는 문제를 방지할 수 있다. 또한 상온에서 극저온으로 초전도선재유니트(100)가 배치되더라도 열팽창계수 차이에 의해 초전도선재(110, 120)가 구리 안정화층(130)과 분리되는 문제가 발생하지 않는다.The pure copper particles 10 attached between the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 and the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 together with the pressure roller 300, The copper particles 10 are formed into the copper stabilizing layer 130 as shown in FIG. 4B. The pure copper particles 10 attached between the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 are formed as a copper stabilizing layer 130 through the pressurized copper particles 10, It is possible to prevent the problem that the superconducting wires 110 and 120, which are firmly coupled to the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120, respectively, receive the force in the c-axis direction. Further, even if the superconducting wire rod unit 100 is disposed at a cryogenic temperature at room temperature, there is no problem that the superconducting wires 110 and 120 are separated from the copper stabilizing layer 130 due to the difference in thermal expansion coefficient.

특히 구리 입자(10)를 진공증착하여 구리 안정화층(130)을 형성하게 되면 종래의 안정화층보다 훨씬 얇은 두께의 구리 안정화층(130)을 얻을 수 있다. 종래에는 안정화층을 별도로 준비하고 복수의 초전도선재 사이에 배치한 후 이를 고온에서 가압하여 적층하거나, 또는 하나의 초전도선재 전면을 둘러싸도록 안정화재를 형성한 다음 이 초전도선재를 서로 적층시켜 표면의 안정화재가 안정화층 역할을 하도록 초전도선재를 제작하였다. 이 경우 별도로 제조되는 안정화층 또는 표면에 둘러쌓인 안정화재가 10 내지 20㎛의 두께로 이루어지기 때문에 이를 포함하는 적층 초전도선재의 경우 전체적인 단면적이 증가하였다. 초전도선재의 단면적이 증가하게 되면 단위면적당 전류인 Je가 감소하게 되는 단점이 있다. 하지만 본 발명의 경우 구리 입자(10)의 진공증착을 통해 얇으면서 견고하게 고정되는 구리 안정화층(130)을 얻을 수 있으며, 이로 인해 초전도선재유니트(100)의 Je가 종래의 초전도선재보다 증가한다는 이점이 있다.Particularly, when the copper stabilizing layer 130 is formed by vacuum deposition of the copper particles 10, a copper stabilizing layer 130 having a much thinner thickness than the conventional stabilizing layer can be obtained. Conventionally, a stabilizing layer is separately prepared, placed between a plurality of superconducting wires and laminated by pressing at a high temperature, or a stabilizing fire is formed so as to surround the entire surface of one superconducting wire, and then the superconducting wires are laminated to each other to stabilize the surface Superconducting wire was fabricated to serve as a stabilizing layer. In this case, since the stabilizing layer or the stabilizing material surrounded by the surface is formed to have a thickness of 10 to 20 탆, the total cross-sectional area of the laminated superconducting wire including the stabilizing layer is increased. As the cross-sectional area of the superconducting wire increases, the current per unit area Je decreases. However, according to the present invention, the copper stabilizing layer 130, which is thin and firmly fixed, can be obtained through the vacuum deposition of the copper particles 10, thereby increasing the Je of the superconducting wire rod unit 100 compared to the conventional superconducting wire There is an advantage.

여기서 구리 안정화층(130)은 1 내지 6㎛의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 구리 안정화층(130)의 두께가 1㎛ 미만일 경우 제1초전도선재(110)와 제2초전도선재(120)가 서로 견고하게 결합되지 않고 분리될 우려가 있으며, 6㎛의 두께를 초과할 경우 전체적인 초전도선재유니트(100)의 두께가 증가하여 단위면적당 전류(Je)가 감소한다는 단점이 있다.Here, the copper stabilizing layer 130 preferably has a thickness of 1 to 6 mu m. If the thickness of the copper stabilizing layer 130 is less than 1 탆, the first superconducting wire 110 and the second superconducting wire 120 may not be firmly coupled to each other and may be separated. If the thickness exceeds 6 탆, The thickness of the superconducting wire rod unit 100 increases and the current Je per unit area decreases.

제2실시예에 따른 초전도선재유니트(400)는 제1실시예에 따른 초전도선재유니트(100) 및 적합방법과 유사하나 복수의 초전도선재(110, 120)를 적층하는 대신 보강선재(420)와 초전도선재(410)를 적층 접합한다는 점에서 차이가 있다.The superconducting wire rod unit 400 according to the second embodiment is similar to the superconducting wire rod unit 100 according to the first embodiment and the method of fitting it but instead of stacking a plurality of superconducting wire rods 110 and 120, There is a difference in that the superconducting wires 410 are laminated and bonded.

제2실시예에 따른 적층 접합된 초전도선재유니트(400)는, 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 초전도선재(410)와, 초전도선재(410) 상부 또는 하부에 사이에 적층되는 보강선재(420)와, 초전도선재(410) 및 보강선재(420) 사이에 적층되는 구리 안정화층(430)을 포함한다.As shown in FIG. 5, the laminated bonded superconducting wire rod unit 400 according to the second embodiment includes one superconducting wire member 410 and a plurality of reinforcing wire members 420 And a copper stabilizing layer 430 laminated between the superconducting wire 410 and the reinforcing wire 420.

이때 보강선재(420)는 스테인레스 스틸(stainless steel) 또는 브라스(brass)와 같은 고강도 선재를 사용하여 초전도선재유니트(410)의 강도를 강하게 할 수 있다. 또한 보강선재(420)가 구리 진공증착에 의해 초전도선재(410)와의 접합이 용이하도록 보강선재(420)의 외주면에 구리코팅층(440)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 경우에 따라서 보강선재(420)는 초전도선재(410)의 강도를 더욱 증가시키기 위해 초전도선재(410)의 상부 및 하부에 각각 적층되도록 도 6에 도시된 바와 같이 복수 개가 접합될 수 있다.At this time, the reinforcing wire 420 may be made of a high strength wire material such as stainless steel or brass to strengthen the strength of the superconducting wire rod unit 410. It is preferable that the copper coating layer 440 is formed on the outer circumferential surface of the reinforcing wire 420 so that the reinforcing wire 420 can be easily bonded to the superconducting wire 410 by copper vacuum deposition. 6, the reinforcing wire 420 may be bonded to the upper and lower portions of the superconducting wire 410 to further increase the strength of the superconducting wire 410. As shown in FIG.

이와 같은 초전도선재유니트(400)는 도 7에 도시된 바와 같이 초전도선재(410) 및 보강선재(420) 표면을 세척하는 단계(S1b)와, 초전도선재(410) 및 보강선재(420)를 이격되는 상태로 진공챔버(200) 내에 장입하는 단계(S2b)와, 순수한 상태의 구리 입자(10)를 진공증착하여 초전도선재(410) 및 보강선재(420) 사이에 구리 입자(10)를 부착하는 단계(S3b)와, 구리 안정화층(430)을 매개로 초전도선재(410) 및 보강선재(420) 상호 간을 접합시키는 단계(S4b)를 통해 접합되며, 이러한 단계는 제1실시예의 초전도선재 접합방법과 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 7, the superconducting wire rod unit 400 includes a step S1b of washing the surfaces of the superconducting wire rod 410 and the reinforcing wire rod 420, a step S1b of separating the superconducting wire rod 410 and the reinforcing wire rod 420 from each other A step S2b of charging the copper particles 10 in a vacuum chamber 200 in a state where the copper particles 10 are bonded to the superconducting wire 410 and the reinforcing wire 420 by vacuum deposition of the copper particles 10 in a pure state, And the step S4b of joining the superconducting wires 410 and the superconducting wires 420 to each other through the copper stabilizing layer 430. This step is the same as that of the superconducting wire bonding of the first embodiment The detailed description will be omitted.

종래의 적층 접합된 초전도선재는 별도의 안정화층을 제작하여 초전도선재 사이에 적층시켜 이를 납땜하는 방식을 통해 제조하였으나, 이 경우 두께가 두꺼운 안정화층에 의해 적층 초전도선재의 단위면적당 전류가 감소하는 단점이 있었다. 또한 솔더부재를 통해 전면이 둘러쌓인 초전도선재를 적층하는 경우에도 초전도선재 사이에 배치되는 솔더부재의 두께가 두꺼워 이 역시 단위면적당 전류가 감소하는 단점이 있었다.Conventional laminated bonded superconducting wires have been manufactured through a method of fabricating separate stabilizing layers and laminating them between superconducting wires to solder them. In this case, however, the current per unit area of the superconducting superconducting wire is reduced by the thick stabilizing layer . Also, when the superconducting wire having the front surface surrounded by the solder member is laminated, the thickness of the solder member disposed between the superconducting wires is too thick, which also causes a decrease in current per unit area.

또한 안정화층을 초전도선재와 접합하거나 초전도선재 전면을 둘러싸기 위해 사용되는 솔더부재는 안정화층과 열팽창계수가 상이한 소재이기 때문에 상온에서 극저온으로 초전도선재를 배치할 때 열팽창계수 차이에 의해 서로 분리되는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 솔더부재를 접합하기 위해 고온에서 가열이 이루어져야 하기 때문에 초전도선재 일부가 손상되거나 산화가 일어나는 문제가 있었다.Also, since the solder member used to bond the stabilizing layer to the superconducting wire or surround the entire surface of the superconducting wire is a material having a different thermal expansion coefficient from that of the stabilizing layer, there is a problem that the superconducting wire is separated from each other due to the difference in thermal expansion coefficient . In addition, there is a problem that a part of the superconducting wire is damaged or oxidized because heating must be performed at a high temperature in order to bond the solder member.

하지만 본 발명의 경우 순수한 구리 입자(10)를 이용하여 진공증착을 통해 구리 안정화층(130, 430)을 형성하기 때문에 얇은 두께의 구리 안정화층(130, 430)을 얻을 수 있어 단위면적당 전류를 증가시킬 수 있다. 또한 순수한 상태의 구리 입자(10)는 서로 붙으려는 성질이 있기 때문에 가압을 통해 구리 안정화층(130, 430)을 쉽게 형성할 수 있으며, 특히 보호층(117, 127)이 은 또는 구리일 경우 구리 입자와 비슷한 또는 동일한 열팽창계수를 가짐으로 인해 초전도선재(110, 120, 410)가 열팽창계수 차이에 의해 서로 분리되는 문제가 발생하지 않는다는 장점이 있다. However, in the case of the present invention, since the copper stabilization layers 130 and 430 are formed by vacuum deposition using the pure copper particles 10, the copper stabilization layers 130 and 430 having a small thickness can be obtained, . In addition, since the copper particles 10 in a pure state tend to adhere to each other, the copper stabilization layers 130 and 430 can be easily formed through the pressurization. Especially, when the protective layers 117 and 127 are silver or copper, The superconducting wires 110, 120, and 410 are not separated from each other due to the difference in thermal expansion coefficient because they have the same or similar thermal expansion coefficient as the particles.

종래의 구리 코팅된 초전도선재는 납과 같은 저온 용융 솔더를 이용하여 초전도선재를 적층시켰다. 이때 저온 솔더로 납땜된 적층 초전도선재와 또 다른 동일한 적층 초전도선재 간 접합시, 기존 적층 초전도선재 사이에 있는 저온 솔더가 재용융되어 분리되는 문제가 발생하였다.Conventional copper-coated superconducting wires are laminated using low temperature melting solder such as lead. At this time, when the laminated superconducting wire brazed with the low temperature solder is joined with another same superconducting superconducting wire, the low temperature solder between the existing superconducting superconducting wires is remelted and separated.

하지만 본 발명에서 제기된 방법을 통해 제조된 적층 초전도선재유니트(100, 400)의 경우 저온 솔더를 이용한 접합시 초전도선재 간 분리가 일어나지 않는 장점이 있다.However, in the case of the laminated superconducting wire rod units 100 and 400 manufactured by the method of the present invention, there is an advantage that the superconducting wire rod is not separated at the time of using the low temperature solder.

10: 구리 입자
100, 400: 초전도선재유니트
110: 제1초전도선재
111, 121: 금속기판
113, 123: 완충층
115, 125: 초전도층
117, 127: 보호층
117a, 127a: 은 보호층
117b, 127b: 구리 보호층
120: 제2초전도선재
130, 430: 구리 안정화층
140: 구리 안정화재
200: 진공챔버
300: 가압롤러
410: 초전도선재
420: 보강선재
440: 구리코팅층10: Copper particles
100, 400: Superconducting wire rod unit
110: first superconducting wire
111 and 121: metal substrate
113, 123: buffer layer
115, 125: superconducting layer
117, 127: protective layer
117a, and 127a:
117b, 127b: copper protective layer
120: second superconducting wire
130, 430: Copper stabilization layer
140: Copper stable fire
200: vacuum chamber
300: pressure roller
410: superconducting wire
420: Reinforcing wire
440: copper coating layer

Claims (20)

적층된 초전도선재의 접합방법에 있어서,
금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 복수의 초전도선재를 이격되는 상태로 각각 진공챔버 내에 장입하는 단계와;
진공 분위기 하에서 복수의 상기 초전도선재가 서로 적층되는 영역에 불순물이 표면에 없는 순수한 상태의 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하여 구리 입자를 부착하는 단계와;
복수의 상기 초전도선재 및 상기 초전도선재 사이에 부착된 상기 구리 입자를 함께 가압롤러를 통과시켜 상기 구리 입자를 구리 안정화층으로 형성시킴과 동시에 상기 구리 안정화층을 매개로 상기 초전도선재 상호 간을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.In the method for joining superposed superconducting wires,
Charging each of a plurality of superconducting wires made of a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer and a protective layer in a vacuum chamber;
Depositing copper particles by vacuum evaporation of copper particles in a pure state in which impurities are not present on the surface of the superconducting wires in a vacuum atmosphere;
The plurality of superconducting wires and the copper particles attached between the superconducting wires are passed together through a pressure roller to form the copper particles as a copper stabilizing layer and the superconducting wires are bonded to each other via the copper stabilizing layer Wherein the superconducting wire is bonded to the superconducting wire. 제 1항에 있어서,
상기 초전도선재를 진공챔버 내에 장입하는 단계에서,
상기 보호층에 상기 구리 입자를 진공증착하기 위해 복수의 상기 초전도선재는 상기 보호층끼리 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
In the step of charging the superconducting wire into the vacuum chamber,
Wherein the plurality of superconducting wires are disposed so that the protective layers face each other to vacuum deposit the copper particles on the protective layer. 제 1항에 있어서,
상기 초전도선재를 진공챔버 내에 장입하는 단계에서,
상기 금속기판에 상기 구리 입자를 진공증착하기 위해 복수의 상기 초전도선재는 상기 금속기판끼리 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
In the step of charging the superconducting wire into the vacuum chamber,
Wherein the plurality of superconducting wires are disposed so that the metal substrates face each other to vacuum deposit the copper particles on the metal substrate. 제 1항에 있어서,
상기 초전도선재를 진공챔버 내에 장입하는 단계에서,
상기 초전도선재는 서로 동일한 방향을 향하도록 적층되는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
In the step of charging the superconducting wire into the vacuum chamber,
Wherein the superconducting wires are laminated in the same direction. 제 1항에 있어서,
상기 초전도선재를 진공챔버 내에 장입하는 단계 이전에,
복수의 상기 초전도선재 표면을 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
Before the step of charging the superconducting wire into the vacuum chamber,
And cleaning the surface of the plurality of superconducting wires. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제 1항에 있어서,
상기 구리 입자를 부착하는 단계에서,
복수의 상기 초전도선재의 최외곽에 구리 안정화재가 형성되도록 상기 초전도선재의 표면 영역에 불순물이 표면에 없는 순수한 상태의 구리 입자를 진공증착 하는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
In the step of attaching the copper particles,
Wherein copper particles in a pure state in which impurities are not present on the surface of the superconducting wire are vacuum-deposited on the surface of the superconducting wire so as to form a copper stabilizer on the outermost sides of the plurality of superconducting wires. 제 1항에 있어서,
상기 구리 입자를 부착하는 단계에서,
상기 진공증착은 스퍼터링(sputtering) 또는 가열증착(thermal evaporation) 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
In the step of attaching the copper particles,
Wherein the vacuum deposition is performed using a sputtering method or a thermal evaporation method. 제 1항에 있어서,
상기 초전도선재 상호 간을 접합시키는 단계에서,
상기 초전도선재에 열처리를 함과 동시에 가압할 수 있도록 상기 가압롤러는 온도조절이 가능한 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
In the step of joining the superconducting wires to each other,
Wherein the temperature of the pressure roller is adjustable so that the superconducting tape can be heat-treated while being pressurized. 제 1항에 있어서,
상기 보호층은,
은(Ag)으로 이루어진 은 보호층인 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
The protective layer may be formed,
Wherein the protective layer is a silver protective layer made of silver (Ag). 제 1항에 있어서,
상기 보호층은,
은(Ag)으로 이루어진 은 보호층과;
상기 은 보호층의 상부에 적층되는 구리 보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
The protective layer may be formed,
A silver protective layer made of silver (Ag);
Wherein the silver protective layer comprises a copper protective layer laminated on top of the protective layer. 제 1항에 있어서,
상기 구리 안정화층은 1 내지 6㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.The method according to claim 1,
Wherein the copper stabilizing layer has a thickness of 1 to 6 占 퐉. 적층된 초전도선재의 접합방법에 있어서,
금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 초전도선재 및 외주면에 구리코팅층이 형성된 보강선재를 이격되는 상태로 각각 진공챔버 내에 장입하는 단계와;
진공 분위기 하에서 상기 초전도선재 및 상기 보강선재가 서로 적층되는 영역에 불순물이 표면에 없는 순수한 상태의 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하여 구리 입자를 부착하는 단계와;
상기 초전도선재, 상기 보강선재 및 상기 초전도선재와 상기 보강선재 사이에 부착된 상기 구리 입자를 함께 가압롤러를 통과시켜 상기 구리 입자를 구리 안정화층으로 형성시킴과 동시에 상기 구리 안정화층을 매개로 상기 초전도선재 및 상기 보강선재 상호 간을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.In the method for joining superposed superconducting wires,
Charging a superconducting wire comprising a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer and a protective layer, and a reinforcing wire having a copper coating layer formed on an outer circumferential surface thereof, in a vacuum chamber;
Depositing copper particles by vacuum evaporation of copper particles in a pure state having no impurities on the surface of the superconducting wire and the reinforcing wire in a vacuum atmosphere;
The copper particles attached between the superconducting wire and the superconducting wire and the superconducting wire are passed together through a pressure roller so that the copper particles are formed into a copper stabilizing layer, And joining the wire and the reinforcing wire to each other. 제 12항에 있어서,
상기 보강선재는 상기 초전도선재의 상부 및 하부에 각각 적층되도록 복수 개가 사용되는 것을 특징으로 하는 적층된 초전도선재의 접합방법.13. The method of claim 12,
Wherein a plurality of the reinforcing wires are stacked on top and bottom of the superconducting wire, respectively. 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트에 있어서,
금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 복수의 초전도선재와;
진공 분위기 하에서 복수의 상기 초전도선재가 서로 적층되는 영역에 불순물이 표면에 없는 순수한 상태의 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하고, 상기 구리 입자를 가압시킴과 동시에 형성되며 상기 초전도선재 상호 간을 접합시키는 매개인 구리 안정화층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트.In a superconducting wire rod unit in which superconducting wires are laminated,
A plurality of superconducting wires made of a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer, and a protective layer;
A method for producing a superconducting wire, comprising the steps of: vacuum evaporating pure copper (Cu) particles having no impurities on their surfaces in a region where a plurality of said superconducting wires are stacked in a vacuum atmosphere; Wherein the superconducting wire comprises a copper stabilizing layer which is an intermediate for bonding the superconducting wires to each other. 제 14항에 있어서,
상기 보호층에 상기 구리 입자가 진공증착 되도록 복수의 상기 초전도선재는 상기 보호층끼리 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트.15. The method of claim 14,
Wherein the plurality of superconducting wires are disposed opposite to each other so that the copper particles are vacuum deposited on the protective layer. 제 14항에 있어서,
상기 금속기판에 상기 구리 입자가 진공증착 되도록 복수의 상기 초전도선재는 상기 금속기판끼리 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트.15. The method of claim 14,
Wherein the plurality of superconducting wires are arranged so that the metal substrates face each other so that the copper particles are vacuum deposited on the metal substrate. 제 14항에 있어서,
상기 초전도선재는 서로 동일한 방향을 향하도록 적층되는 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트.15. The method of claim 14,
Wherein the superconducting wires are laminated so as to face the same direction. 제 14항에 있어서,
상기 보호층은,
은(Ag)으로 이루어진 은 보호층인 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트.15. The method of claim 14,
The protective layer may be formed,
Wherein the superconducting wire is a silver protective layer composed of silver (Ag). 제 14항에 있어서,
상기 보호층은,
은(Ag)으로 이루어진 은 보호층과;
상기 은 보호층의 상부에 적층되는 구리 보호층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트.15. The method of claim 14,
The protective layer may be formed,
A silver protective layer made of silver (Ag);
Wherein the silver protective layer comprises a copper protective layer laminated on top of the silver protective layer. 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트에 있어서,
외주면에 구리코팅층이 형성된 보강선재와;
금속기판-완충층-초전도층-보호층으로 이루어진 초전도선재와;
진공 분위기 하에서 상기 보강선재 및 상기 초전도선재가 서로 적층되는 영역에 순수한 상태의 불순물이 표면에 없는 구리(Cu) 입자를 진공증착(vacuum evaporation)하고, 상기 구리 입자를 가압시킴과 동시에 형성되며 상기 보강선재 및 상기 초전도선재 상호 간을 접합시키는 매개인 구리 안정화층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도선재가 적층 접합된 초전도선재유니트.In a superconducting wire rod unit in which superconducting wires are laminated,
A reinforcing wire having a copper coating layer formed on an outer circumferential surface thereof;
A superconducting wire made of a metal substrate, a buffer layer, a superconducting layer, and a protective layer;
Vacuum evaporation of pure copper particles on the surface in a pure state in a region where the reinforcing wire and the superconducting wire are stacked in a vacuum atmosphere to form and simultaneously pressurize the copper particles, And a copper stabilizing layer as an intermediate medium for joining the superconducting wire and the superconducting wire. The superconducting wire rod according to claim 1,
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