KR102366614B1 - Refrigerant Pipe And Superconducting Cable Having The Same - Google Patents

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Abstract

발명은 초전도 케이블의 코어가 수용되고 냉매가 유동하며, 냉매의 유동저항을 줄여 차압손실을 최소화하고 초전도 케이블의 직경을 줄일 수 있는 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerant pipe in which a core of a superconducting cable is accommodated, a refrigerant flows, and a refrigerant pipe capable of minimizing a differential pressure loss and reducing a diameter of a superconducting cable by reducing flow resistance of the refrigerant, and a superconducting cable having the same.

Description

냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블{Refrigerant Pipe And Superconducting Cable Having The Same}Refrigerant pipe and superconducting cable having same

본 발명은 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 초전도 케이블의 코어가 수용되고 냉매가 유동하며, 냉매의 유동저항을 줄여 차압손실을 최소화하고 초전도 케이블의 직경을 줄일 수 있는 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a refrigerant pipe and a superconducting cable having the same. More particularly, the present invention relates to a refrigerant tube in which the core of a superconducting cable is accommodated, a refrigerant flows, and the flow resistance of the refrigerant is reduced to minimize differential pressure loss and reduce the diameter of the superconducting cable, and to a superconducting cable having the same.

초전도 선재는 일정한 온도에서 전기저항이 제로에 가까이 수렴하므로, 낮은 전압에서도 큰 전력 전송 능력을 갖는다. 이러한 초전도 선재를 구비하는 초전도 케이블은 극저온 환경을 형성 및 유지하고자 질소 등의 냉매를 사용하여 냉각시키는 방법 및/또는 진공층을 형성하여 단열하는 방법을 사용한다.Superconducting wire has a large power transmission ability even at a low voltage because the electrical resistance converges to near zero at a constant temperature. In order to form and maintain a cryogenic environment, a superconducting cable having such a superconducting wire uses a method of cooling using a refrigerant such as nitrogen and/or a method of insulating by forming a vacuum layer.

초전도 케이블을 포함하는 초전도 전력 시스템은 초전도 케이블 내에 초전도 선재를 포함하는 코어를 냉각하기 위하여, 코어를 냉매 금속관에 수용시킨 상태에서 액상 냉매를 유동시켜 코어를 냉각한다. 그리고, 냉매가 유동하는 냉매 금속관 외측에 단열재 등을 감아서 외부 열침입을 방지하기 위한 단열부를 구비하고, 상기 단열부 외측에는 진공부가 형성되도록 스페이서가 구비된 진공 금속관이 구비될 수 있다.A superconducting power system including a superconducting cable cools a core including a superconducting wire in a superconducting cable by flowing a liquid refrigerant in a state in which the core is accommodated in a refrigerant metal tube. In addition, a heat insulator for preventing external heat intrusion by winding a heat insulating material or the like on the outside of the refrigerant metal tube through which the refrigerant flows, and a vacuum metal tube provided with a spacer so as to form a vacuum part outside the heat insulating part may be provided.

초전도 케이블을 구성하는 냉매 금속관 또는 진공 금속관은 굽힘 특성이 확보되고 강성을 향상시키기 위하여 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조를 갖도록 구성될 수 있다.The refrigerant metal tube or vacuum metal tube constituting the superconducting cable may be configured to have a corrugation structure in which troughs and ridges are repeated in order to secure bending characteristics and improve rigidity.

그러나 냉매 금속관의 경우 내부에 극저온의 액상 냉매가 유동하므로 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조는 액상 냉매의 유동저항을 유발하며, 이러한 유동저항은 초전도 케이블의 포설 길이가 길어짐에 따라 액상 냉매의 차압 손실을 유발하는 문제를 발생시킨다. 차압 손실이 증대되면 액상 냉매를 냉각시켜 순환시키는 설비의 부하를 증가시키고 초전도 조건의 안정성이 저하될 수 있다.However, in the case of a refrigerant metal tube, since cryogenic liquid refrigerant flows inside, the corrugation structure with repeated valleys and ridges causes flow resistance of the liquid refrigerant. problems that cause losses. When the differential pressure loss increases, the load of the equipment for cooling and circulating the liquid refrigerant may increase and the stability of the superconducting condition may be deteriorated.

또한, 액상 냉매의 차압 손실을 줄이는 방법으로 냉매 금속관 내부의 직경을 증대하는 방법을 고려할 수 있으나, 이는 전체 초전도 케이블의 직경이 증대되므로 바람직하지 않다.In addition, a method of increasing the inner diameter of the refrigerant metal tube may be considered as a method of reducing the differential pressure loss of the liquid refrigerant, but this is not preferable because the diameter of the entire superconducting cable is increased.

대한민국 등록특허 10-1676199호 (2016년11월15일 등록공고)Republic of Korea Patent No. 10-1676199 (Registration Announcement on November 15, 2016)

본 발명은 초전도 케이블의 코어가 수용되고 냉매가 유동하며, 냉매의 유동저항을 줄여 차압손실을 최소화하고 초전도 케이블의 직경을 줄일 수 있는 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention is to provide a refrigerant pipe in which the core of the superconducting cable is accommodated, the refrigerant flows, and the flow resistance of the refrigerant is reduced to minimize the differential pressure loss and reduce the diameter of the superconducting cable, and a superconducting cable having the same. do it with

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 초전도 선재가 구비된 초전도 도체층을 포함하는 코어의 극저온 냉각을 위한 액상 냉매가 유동하는 초전도 케이블용 냉매관에 있어서, 상기 냉매관은 비금속 재질의 내관 및 상기 내관을 감싸는 금속 재질의 금속 보강재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관을 제공할 수 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a refrigerant pipe for a superconducting cable in which a liquid refrigerant for cryogenic cooling of a core including a superconducting conductor layer provided with a superconducting wire flows, the refrigerant pipe comprising a non-metal inner tube and the It is possible to provide a refrigerant pipe for a superconducting cable, characterized in that it comprises a metal reinforcing material of a metal material surrounding the inner tube.

이 경우, 상기 냉매관의 내관과 상기 금속 보강재 사이에 섬유층이 구비될 수 있다.In this case, a fiber layer may be provided between the inner tube of the refrigerant tube and the metal reinforcement.

그리고, 상기 섬유층은 얀으로 구성된 사를 내관의 외측을 적어도 1층 이상으로 횡권하거나, 얀으로 직조된 천을 내관의 외측을 적어도 1층 이상으로 감싸는 방법으로 구성될 수 있다.In addition, the fiber layer may be formed by traversing the outer side of the inner tube with at least one layer of a yarn composed of yarn, or wrapping a cloth woven with yarn around the outer side of the inner tube with at least one layer or more.

여기서, 상기 섬유층의 두께가 상기 내관 및 상기 금속 보강재의 두께보다 클 수 있다.Here, the thickness of the fiber layer may be greater than the thickness of the inner tube and the metal reinforcement.

또한, 상기 냉매관의 내관은 내표면 및 외표면이 플랫한 파이프 구조를 가질 수 있다.In addition, the inner tube of the refrigerant tube may have a pipe structure in which the inner surface and the outer surface are flat.

그리고, 상기 냉매관의 내관은 폴리에틸렌 재질로 구성될 수 있다.And, the inner tube of the refrigerant tube may be made of a polyethylene material.

이 경우, 상기 폴리에틸렌은 불화 폴리에틸렌일 수 있다.In this case, the polyethylene may be fluorinated polyethylene.

여기서, 상기 금속 보강재는 금속 편조부재일 수 있다.Here, the metal reinforcing material may be a metal braided member.

이 경우, 상기 금속 보강재는 스테인리스 스틸 테이프일 수 있다.In this case, the metal reinforcement may be a stainless steel tape.

그리고, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 상기 내관 외측에 나선형으로 횡권될 수 있다.In addition, the stainless steel tape may be spirally wound on the outside of the inner tube.

여기서, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 폭방향으로 일정 범위 중첩되도록 횡권되며, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 중첩 범위에서 상부에 배치되는 영역과 하부에 배치되는 영역이 서로 다른 높이를 갖도록 단차지게 성형될 수 있다.Here, the stainless steel tape may be cross-wound to overlap a predetermined range in the width direction, and the stainless steel tape may be formed to have a step difference in the overlapping range so that an upper region and a lower region have different heights.

또한, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 폭방향으로 일정 범위 중첩되도록 나선형으로 횡권되며, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 중첩 범위에서 상부에 배치되는 영역과 하부에 배치되는 영역이 상호 로킹되도록 폭방향 단부가 각각 반대방향으로 절곡된 후크 형상을 가질 수 있다.In addition, the stainless steel tape is spirally wound so as to overlap within a certain range in the width direction, and the ends of the stainless steel tape in the width direction are opposite to each other so that the area disposed at the upper portion and the area disposed below are mutually locked in the overlapping range. It may have a bent hook shape.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 초전도 선재가 구비된 초전도 도체층을 포함하는 코어, 상기 코어의 냉각을 위하여 냉매가 유동하며, 전술한 냉매관 및, 상기 냉매관 외측을 진공 단열하기 위하여 금속관에 의하여 구획되는 진공부를 포함하는 초전도 케이블을 제공할 수 있다.In addition, in order to solve the above problems, the present invention provides a core including a superconducting conductor layer provided with a superconducting wire, a refrigerant flows for cooling the core, and vacuum insulates the refrigerant pipe and the outside of the refrigerant pipe To this end, it is possible to provide a superconducting cable including a vacuum unit partitioned by a metal tube.

본 발명에 따른 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 종래의 코러게이션 구조의 냉매관을 플랫한 구조의 냉매관으로 대체하여 냉매관 내부를 유동하는 냉매의 유동저항을 줄일 수 있다.According to the refrigerant pipe and the superconducting cable having the same according to the present invention, it is possible to reduce the flow resistance of the refrigerant flowing inside the refrigerant pipe by replacing the refrigerant pipe of the conventional corrugation structure with a refrigerant pipe of a flat structure.

또한, 본 발명에 따른 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 냉매관 내부를 유동하는 냉매의 유동저항을 최소화할 수 있으므로, 초전도 케이블의 포설구간에서의 냉매의 유동시 차압손실을 최소화할 수 있다.In addition, according to the refrigerant pipe and the superconducting cable having the same according to the present invention, the flow resistance of the refrigerant flowing inside the refrigerant pipe can be minimized, so that the differential pressure loss when the refrigerant flows in the installation section of the superconducting cable can be minimized. there is.

또한, 본 발명에 따른 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 종래의 코러게이션 구조의 냉매관을 플랫한 구조의 냉매관으로 대체할 수 있으므로, 초전도 케이블의 직경을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the refrigerant pipe and the superconducting cable having the same according to the present invention, since the refrigerant pipe of the conventional corrugation structure can be replaced with the refrigerant pipe of the flat structure, the effect of reducing the diameter of the superconducting cable can be obtained. there is.

또한, 본 발명에 따른 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 초전도 케이블의 포설구간에서의 냉매의 유동시 차압손실을 최소화할 수 있으므로 초전도 전력 시스템의 냉각 성능을 향상시켜, 초전도 전력 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the refrigerant pipe and the superconducting cable having the same according to the present invention, it is possible to minimize the differential pressure loss during the flow of the refrigerant in the installation section of the superconducting cable, so that the cooling performance of the superconducting power system is improved, and the performance of the superconducting power system can improve

또한, 본 발명에 따른 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 플랫한 구조의 냉매관을 적용하여 시스템의 냉각 또는 순환부하를 줄일 수 있으므로, 이는 초전도 케이블의 장조장 포설을 가능하게 한다.In addition, according to the refrigerant pipe and the superconducting cable having the same according to the present invention, it is possible to reduce the cooling or circulating load of the system by applying the refrigerant pipe having a flat structure, which enables the installation of a long length of the superconducting cable.

도 1은 본 발명에 따른 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블의 하나의 실시예의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블의 다른 실시예의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 냉매관의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 초전도 케이블의 냉매관의 다른 실시예의 횡단면도 및 측단면도를 도시한다.
1 shows a multi-stage stripped perspective view of an embodiment of a refrigerant pipe and a superconducting cable having the same according to the present invention.
Figure 2 shows a multi-stage stripped perspective view of another embodiment of the refrigerant pipe and the superconducting cable having the same according to the present invention.
Figure 3 shows a cross-sectional view of one embodiment of the refrigerant tube of the superconducting cable according to the present invention.
4 shows a cross-sectional view and a side cross-sectional view of another embodiment of the refrigerant tube of the superconducting cable according to the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명에 따른 냉매관(300)이 적용된 초전도 케이블의 단계별 탈피된 사시도를 도시한다.1 is a perspective view showing a step-by-step stripped superconducting cable to which a refrigerant pipe 300 according to the present invention is applied.

본 발명에 따른 냉매관(300)이 적용된 초전도 케이블의 기본 구조를 설명한다.The basic structure of the superconducting cable to which the refrigerant pipe 300 according to the present invention is applied will be described.

상기 포머(110)는 납작하고 납작하고 긴 초전도 선재를 포머(110) 둘레에 장착하는 장소를 제공함과 동시에 형상을 형성하기 위한 틀로서 역할하고, 사고 전류가 흐르는 경로가 될 수 있다. 상기 포머(110)는 단면 원형의 복수의 구리(Cu) 도체 소선(111)들을 원형으로 압축한 형태를 가질 수 있다.The former 110 provides a place for mounting a flat, flat, and long superconducting wire around the former 110 and at the same time serves as a frame for forming a shape, and may be a path through which a fault current flows. The former 110 may have a shape in which a plurality of copper (Cu) conductor wires 111 having a circular cross-section are compressed into a circular shape.

구체적으로, 기본적으로 포머(110)는 둥근 원통형상으로 되었어, 납작하고 긴 초전도 선재를 올리기 위한 틀 역할을 한다. 상기 포머(110)의 직경은 초전도 선재의 폭을 고려하여 초전도 선재가 들뜨지 않고 초전도 선재끼리 포머(110)에 올렸을 때 최대한 원형에 가까운 구조로 이루어질 수 있도록 정해진다. Specifically, basically the former 110 has a round cylindrical shape, and serves as a frame for placing a flat and long superconducting wire. The diameter of the former 110 is determined to be as close to a circular structure as possible when the superconducting wires are placed on the former 110 without lifting the superconducting wires in consideration of the width of the superconducting wires.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 포머는 중심부가 꽉찬 형태로 구성될 수도 있으나, 상기 포머(110)는 중공의 파이프 형상으로 이루어져 초전도 선재를 올리기 위한 틀의 역할과 동시에 내부에 냉매가 이동하기 위한 경로 역할을 하도록 구성될 수 있으며, 포머를 구성하는 각각의 도체 소선(111)들은 구리 등으로 구성될 수 있으며, 각각의 소선을 각각의 초전도 선재와 병렬연결을 함으로써, 전력계통에서 전력 시스템의 단락(??치, 번개, 절연 파괴 등)으로 인한 고장전류 발생시 귀로도체 역할을 하도록 구성할 수도 있다. As shown in FIG. 1, the former may be configured in a form in which the center is full, but the former 110 is formed in a hollow pipe shape to serve as a frame for raising the superconducting wire and at the same time to move the refrigerant therein. It may be configured to serve as a path, and each of the conductor wires 111 constituting the former may be made of copper or the like, and by connecting each wire in parallel with each superconducting wire, short circuit of the power system in the power system It can also be configured to act as a return conductor when a fault current occurs due to (chilling, lightning, insulation breakdown, etc.).

고장전류의 용량에 따라 소선을 구성하는 구리 등의 도체 단면적이 정해질 수 있으며, 고압일 경우 구리 소선을 원형으로 압축하여, 연선한 형태로 이루어질 수 있다.The cross-sectional area of a conductor such as copper constituting the wire may be determined according to the capacity of the fault current, and in the case of high voltage, the copper wire may be compressed into a circular shape to form a stranded wire.

상기 포머(110)를 구성하는 여러 가닥의 단면 원형의 도체 소선(111)들을 원형으로 압축한 연선의 형태를 이루기 때문에 포머(110)의 표면이 올록볼록할 수밖에 없다. 따라서, 포머(110)의 올록볼록한 표면을 평활하게 하기 위하여 포머(110)의 외부에 평활층(120)이 피복될 수 있다. 상기 평활층(120)은 반도전성 카본지 또는 황동 테이프 등의 재질이 사용될 수 있다.Since the conductor element wires 111 having a circular cross-section of several strands constituting the former 110 are compressed into a circular shape, the surface of the former 110 is inevitably convex and convex. Accordingly, the smoothing layer 120 may be coated on the outside of the former 110 in order to smooth the convex and convex surface of the former 110 . The smoothing layer 120 may be made of a material such as semi-conductive carbon paper or brass tape.

상기 평활층(120)과 초전도 도체층(130) 사이에는 도면에 도시되지 않았으나 쿠션층이 더 구비될 수 있다. 상기 쿠션층은 반도전 카본지 테이프를 이용하여, 초전도 도체층을 보호하기 위하여 구비될 수 있다.Although not shown in the drawings, a cushion layer may be further provided between the smoothing layer 120 and the superconducting conductor layer 130 . The cushion layer may be provided to protect the superconducting conductor layer by using a semiconducting carbon paper tape.

상기 평활층(120)에 의하여 평탄화된 상기 포머(110) 외측에 복수 개의 초전도 선재(131)로 둘러싸여 층이 형성되는 제1 초전도 도체층(130a)이 구비될 수 있다. 제1 초전도 도체층(130a)은 복수 개의 초전도 선재가 나란히 인접하여 상기 평활층(120) 둘레를 감싸도록 설치될 수 있다.A first superconducting conductor layer 130a in which a layer is formed by being surrounded by a plurality of superconducting wires 131 may be provided outside the former 110 planarized by the smoothing layer 120 . The first superconducting conductor layer 130a may be installed such that a plurality of superconducting wires are adjacent to each other and surround the smooth layer 120 .

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 초전도 케이블을 통해 송전 또는 배전하려는 전류의 용량에 따라 초전도 도체층(130)은 복층으로 구성할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 1 , the superconducting conductor layer 130 may be configured in multiple layers depending on the capacity of the current to be transmitted or distributed through the superconducting cable.

도 1에 도시된 실시예는 총 2층의 초전도 도체층(130a, 130b)이 구비됨이 도시된다. 또한, 초전도 도체층을 단순히 적층하여 배치하면 전류의 표피효과에 따라 전류 용량이 증가되지 않는다. 이러한, 문제점을 방지하기 위하여 초전도 도체층을 복층으로 구비하는 경우에는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 절연 테이프(140)가 구비될 수 있다. 상기 절연 테이프(140)는 적층되는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 배치되어 초전도 도체층(130a, 130b)을 상호 절연시켜 적층된 초전도 선재의 표피효과를 방지할 수 있다. 상기 절연 테이프(140)에 의하여 복층으로 적층된 초전도 도체층들의 통전 방향이 일치될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 1, it is shown that a total of two superconducting conductor layers 130a and 130b are provided. In addition, if the superconducting conductor layers are simply stacked and disposed, the current capacity is not increased according to the skin effect of the current. In order to prevent such a problem, when the superconducting conductor layer is provided in multiple layers, the insulating tape 140 may be provided between the superconducting conductor layers 130a and 130b. The insulating tape 140 may be disposed between the stacked superconducting conductor layers 130a and 130b to insulate the superconducting conductor layers 130a and 130b from each other to prevent a skin effect of the stacked superconducting wires. Conductive directions of the superconducting conductor layers stacked in multiple layers by the insulating tape 140 may coincide.

도 1에 도시된 실시예에서, 상기 초전도 도체층(130)은 제1 초전도 도체층(130a)과 제2 초전도 도체층(130b) 2층으로 구성된 예가 도시되었으나, 필요에 따라 더 많은 층의 초전도 도체층이 구비될 수도 있다. 예를 들어, 상기 초전도 도체층을 3층으로 구성하고, 각각의 층별로 R상, S상, T상의 전류 공급이 가능하도록 하여 교류 전력 전송도 가능하다. 이 경우에도 마찬가지로 각각의 초전도 도체층은 상호 절연되어야 한다.In the embodiment shown in Fig. 1, the superconducting layer 130 is an example composed of two layers of the first superconducting conductor layer 130a and the second superconducting conductor layer 130b, but if necessary, more layers of superconducting A conductive layer may be provided. For example, AC power transmission is also possible by configuring the superconducting layer in three layers, and supplying R-phase, S-phase, and T-phase currents for each layer. In this case as well, each superconducting conductor layer must be insulated from each other.

그리고, 각각의 초전도 도체층(130a, 130b)을 구성하는 각각의 초전도 선재는 포머(110)를 구성하는 각각의 소선들과 병렬 연결될 수 있다. 초전도 선재로 흐르던 전류가 단락(??치, 번개, 절연 파괴, 초전도 조건의 파괴 등) 등의 사고시에 포머(110)의 소선으로 사고 전류가 분류되도록 하기 위함이다. 이와 같은 방법으로 초전도 선재의 발열 또는 손상 등을 방지할 수 있다.In addition, each of the superconducting wires constituting the respective superconducting conductor layers 130a and 130b may be connected in parallel with each of the individual wires constituting the former 110 . This is to classify the fault current into the wires of the former 110 when the current flowing through the superconducting wire is short-circuited (tooth, lightning, insulation breakdown, breakdown of superconducting conditions, etc.). In this way, heat generation or damage to the superconducting wire can be prevented.

상기 제1 초전도 도체층(130a) 외측에 구비되는 제2 초전도 도체층(130b)의 외부에 내부 반도전층(150)이 구비될 수 있다. 상기 내부 반도전층(150)은 초전도 도체층(130)의 영역별 전계 집중을 완화하고 표면 전계를 고르게 하기 위하여 구비될 수 있다. 구체적으로, 초전도 선재의 모서리 부분에서 발생하는 전계 집중을 완화하고, 전계 분포를 고르게 하기 위해 구비될 수 있다. 이는 후술하는 외부 반도전층(170) 역시 마찬가지이다.An inner semiconducting layer 150 may be provided outside the second superconducting conductor layer 130b provided outside the first superconducting conductor layer 130a. The inner semiconducting layer 150 may be provided to relieve electric field concentration for each region of the superconducting conductor layer 130 and to even out the surface electric field. Specifically, it may be provided to alleviate the concentration of an electric field generated at the edge portion of the superconducting wire and to make the electric field distribution even. This is also the same for the outer semiconducting layer 170, which will be described later.

상기 내부 반도전층(150)은 반도전 테이프가 권선되는 방식으로 구비될 수 있다.The inner semiconducting layer 150 may be provided in a manner in which a semiconducting tape is wound.

상기 내부 반도전층(150) 외측에는 절연층(160)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(160)은 초전도 케이블의 절연 내력을 증가시키기 위하여 구비될 수 있다. 일반적으로 고전압 케이블의 절연을 위해서는 XLPE(Cross Linking-Polyethylene) 또는 오일 방식(oil filled cable)이 사용되지만, 초전도 케이블은 초전도 선재의 초전도성을 위하여 극저온으로 냉각되고, 극저온에서는 XLPE가 파손되어 절연 파괴되는 문제점이 있고, 오일 방식(oil filled cable)은 환경 문제 등이 발생될 수 있으므로, 본 발명에 따른 냉매관(300)이 적용된 초전도 케이블은 절연층(160)으로서 일반 종이 재질의 절연지를 사용할 수 있으며, 상기 절연층(160)은 절연지를 복수 회 권선하는 방식으로 구성될 수 있다.An insulating layer 160 may be provided outside the inner semiconducting layer 150 . The insulating layer 160 may be provided to increase the dielectric strength of the superconducting cable. In general, XLPE (Cross Linking-Polyethylene) or oil filled cable is used for the insulation of high voltage cables, but superconducting cables are cooled to very low temperatures for superconductivity of superconducting wires, There is a problem, and since the oil filled cable may cause environmental problems, the superconducting cable to which the refrigerant pipe 300 according to the present invention is applied may use general paper-made insulating paper as the insulating layer 160 , , the insulating layer 160 may be configured by winding insulating paper a plurality of times.

상기 절연지는 크라프트지나 PPLP(Polypropylene Laminated Paper)가 주로 사용된다. 다양한 지절연 물질 중 초전도 케이블의 경우 권선의 용이성과 절연내력 특성 고려하여 PPLP 절연지가 사용된다.The insulating paper is mainly kraft paper or PPLP (Polypropylene Laminated Paper). In the case of superconducting cables among various earth insulating materials, PPLP insulating paper is used in consideration of ease of winding and dielectric strength characteristics.

상기 절연층(160) 외부에는 외부 반도전층(170)이 구비될 수 있다. 상기 외부 반도천층 역시 초전도 도체층(130)의 영역별 전계 집중을 완화하고 표면 전계를 고르게 하기 위하여 구비될 수 있으며, 상기 외부 반도전층(170) 역시 반도전 테이프가 권선되는 방식으로 구비될 수 있다.An external semiconducting layer 170 may be provided outside the insulating layer 160 . The outer semiconducting layer may also be provided to relieve electric field concentration by region of the superconducting conductor layer 130 and to even out the surface electric field, and the outer semiconducting layer 170 may also be provided in such a way that a semiconducting tape is wound. .

그리고, 상기 외부 반도전층(170) 외측에는 초전도 차폐층(180)이 구비될 수 있다. 상기 초전도 차폐층(180)을 형성하는 방법은 상기 초전도 도체층(130)을 형성하는 방법과 마찬가지일 수 있다. 상기 외부 반도전층(170)의 표면이 고르지 못한 경우에는 필요에 따라 평활층(미도시)이 구비될 수 있으며, 상기 평활층 외부에 초전도 차폐층(180)을 형성하기 위한 초전도 선재를 각각 원주방향으로 나란히 배치할 수 있다.In addition, a superconducting shielding layer 180 may be provided outside the outer semiconducting layer 170 . The method of forming the superconducting shielding layer 180 may be the same as the method of forming the superconducting conductor layer 130 . When the surface of the outer semiconducting layer 170 is uneven, a smoothing layer (not shown) may be provided as needed. can be placed side by side.

2세대 초전도 선재로 구성된 차폐층에 통전되는 전류는 초전도 도체층에 흐르는 전류의 약 95% 정도가 되도록 설계하여 누설자계의 최소화가 가능할 수 있다.The current flowing through the shielding layer made of the second-generation superconducting wire is designed to be about 95% of the current flowing through the superconducting layer, so that the leakage magnetic field can be minimized.

상기 초전도 차폐층(180) 외측에는 코어부(100)의 외장 역할을 하는 코어 외장층(190)이 구비될 수 있다. 상기 코어 외장층(190)은 각종 테이프 또는 바인더 등을 포함할 수 있으며, 후술하는 냉각층에 코어부(100)가 노출될 수 있도록 외장 역할 및 코어부(100)의 모든 구성물을 결속해 주는 역할을 수행하며, SUS 재질 등의 금속 테이프로 구성되 수 있다.A core exterior layer 190 serving as an exterior of the core part 100 may be provided outside the superconducting shielding layer 180 . The core exterior layer 190 may include various tapes or binders, and serves to bind all components of the core part 100 to an exterior so that the core part 100 can be exposed to a cooling layer, which will be described later. and may be composed of a metal tape such as SUS material.

이와 같은 방법으로 초전도 케이블의 코어부(100)가 구성될 수 있으며, 도 1에서 상기 평활층 및 상기 반도전층은 동일 재질의 단일 층으로 구성되는 것으로 도시되었으나, 필요에 따라 다양한 부속층들이 추가될 수 있다.In this way, the core part 100 of the superconducting cable can be configured, and in FIG. 1, the smooth layer and the semiconducting layer are shown to be composed of a single layer of the same material, but various auxiliary layers may be added as needed. can

상기 코어부(100) 외측에는 냉각부(200)가 구비될 수 있다. 상기 냉각부(200)는 상기 코어부(100)의 초전도 선재를 냉각하기 위하여 구비될 수 있으며, 상기 냉각부(200)는 그 내측에 액상 냉매의 순환유로가 구비될 수 있다. 상기 액상 냉매로는 액상 질소가 사용될 수 있으며, 상기 액상 냉매(액상 질소)는 영하 -200도 정도의 온도를 갖도록 냉각된 상태로 상기 냉객 유로를 순환하며 냉각부 내부의 코어부(100)에 구비되는 초전도 선재의 초전도 조건인 극저온이 유지되도록 할 수 있다.A cooling unit 200 may be provided outside the core unit 100 . The cooling unit 200 may be provided to cool the superconducting wire rod of the core unit 100 , and the cooling unit 200 may have a circulation flow path of the liquid refrigerant therein. Liquid nitrogen may be used as the liquid refrigerant, and the liquid refrigerant (liquid nitrogen) circulates through the coolant flow path in a cooled state to have a temperature of about -200 degrees below zero and is provided in the core unit 100 inside the cooling unit It is possible to maintain the cryogenic temperature, which is the superconducting condition of the superconducting wire to be used.

상기 냉각부(200)에 구비되는 냉각유로는 일방향으로 액상 냉매가 흐르도록 할 수 있으며, 초전도 케이블의 접속함 등에서 회수되어 재냉각되어 다시 상기 냉각부(200)의 냉각유로로 공급될 수 있다.The cooling passage provided in the cooling unit 200 may allow a liquid refrigerant to flow in one direction, and may be recovered from a junction box of a superconducting cable, etc., re-cooled, and then supplied to the cooling passage of the cooling unit 200 again.

상기 냉각부(200) 외측에는 냉매관(300)이 구비되어 냉각부를 구획할 수 있다. 상기 냉매관(300)은 후술하는 외부 금속관(600)과 함께 초전도 케이블의 포설 및 운전 중에 코어부(100)의 기계적인 손상을 방지하기 위한 초전도 케이블의 외장 역할을 수행한다. 초전도 케이블은 제작 및 운반이 용이하도록 드럼에 감기게 되며 설치 시에는 드럼에 감겨진 케이블을 전개하여 설치하므로 초전도 케이블에는 굽힘 응력 또는 인장 응력이 지속적으로 인가될 수 있다. A refrigerant pipe 300 may be provided outside the cooling unit 200 to partition the cooling unit. The refrigerant pipe 300 serves as an exterior of the superconducting cable to prevent mechanical damage to the core part 100 during the installation and operation of the superconducting cable together with the external metal pipe 600 to be described later. The superconducting cable is wound on a drum for easy manufacturing and transport, and when installing, the cable wound on the drum is deployed and installed, so bending stress or tensile stress can be continuously applied to the superconducting cable.

일반적인 초전도 케이블의 냉매관(300)은 기계적 응력에 대한 강성 보강을 위하여 초전도 케이블의 길이 방향으로 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조를 가지는 알루미늄 등의 재질로 구성되었으나, 본 발명에 따른 냉매관(300)은 유동 저항에 따른 차압 손실을 최소화하기 위하여 후술하는 구조의 냉매관(300)을 채용한다.The refrigerant pipe 300 of a general superconducting cable is made of a material such as aluminum having a corrugation structure in which troughs and ridges are repeated in the longitudinal direction of the superconducting cable to reinforce rigidity against mechanical stress, but the refrigerant pipe according to the present invention ( 300) employs a refrigerant pipe 300 having a structure to be described later in order to minimize differential pressure loss due to flow resistance.

본 발명에 따른 냉매관(300)은 비금속 재질의 내관(310), 상기 내관(310) 외측에 구비되는 섬유층(330) 및 상기 섬유층(330) 외측의 금속 보강부재를 구비할 수 있다.The refrigerant pipe 300 according to the present invention may include an inner tube 310 made of a non-metal material, a fiber layer 330 provided outside the inner tube 310 , and a metal reinforcement member outside the fiber layer 330 .

즉, 냉매가 유동하는 냉매관(300)의 내관(310)은 플랫한 파이프 형태로 구성되므로, 유동저항에 따른 냉매의 차압 손실이 종래 방식의 냉매관(예를 들면, 5.5mbar/m)에 비해 1/3 정도 까지 크기로 줄어들 수 있음이 확인되었다. 이와 같은 효과에 의하여 시스템의 냉각 또는 순환부하를 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.That is, since the inner tube 310 of the refrigerant tube 300 through which the refrigerant flows is configured in the form of a flat pipe, the differential pressure loss of the refrigerant due to flow resistance is lower than that of the conventional refrigerant tube (eg, 5.5 mbar/m). It was confirmed that it can be reduced to about 1/3 of the size compared to that. By this effect, it is possible to obtain the effect of reducing the cooling or circulating load of the system.

이와 같이, 냉매관(300)을 코러게이션 구조가 아닌 본 발명에 따른 냉매관(300)을 적용하여 시스템의 냉각 또는 순환부하를 줄일 수 있으므로, 이는 초전도 케이블의 장조장 포설이 가능함을 의미한다.In this way, since the refrigerant pipe 300 according to the present invention is applied instead of the corrugated structure to reduce the cooling or circulating load of the system, it means that the superconducting cable can be installed in a long length.

본 발명에 따른 냉매관(300)의 자세한 구조 또는 재질 등에 대한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.A detailed structure or material of the refrigerant pipe 300 according to the present invention will be described later with reference to FIGS. 3 and 4 .

상기 냉매관(300) 외주면에는 반사율이 높은 금속 필름에 열전도율이 낮은 고분자가 얇게 코팅된 단열재가 여러 층으로 감겨진 단열층을 포함하는 단열부(400)가 구비될 수 있다. 상기 단열층은 멀티 레이어 인슐레이션(MLI, Multi Layer Insulation)을 구성하고, 상기 냉매관(300) 측으로 열침입이 발생되는 것을 차단하기 위하여 구비될 수 있다.A heat insulating part 400 including a heat insulating layer in which several layers of a heat insulating material in which a polymer having low thermal conductivity is thinly coated on a metal film having a high reflectance and a low thermal conductivity is wound on an outer circumferential surface of the refrigerant pipe 300 may be provided. The heat insulating layer may be provided to constitute a multi-layer insulation (MLI) and to block heat intrusion into the refrigerant pipe 300 from occurring.

특히, 상기 냉매관(300)이 금속 재질로 구성되므로 전도에 의한 열침입 또는 열교환이 용이하므로, 상기 단열부(400)는 주로 전도에 의한 열교환 또는 열침입을 최소화할 수 있으며, 반사율이 높은 금속 필름 재질로 인하여 복사에 의한 열교환 또는 열침입을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.In particular, since the refrigerant pipe 300 is made of a metal material, heat intrusion or heat exchange by conduction is easy, so that the heat insulating part 400 can minimize heat exchange or heat intrusion mainly by conduction, and a metal with high reflectance Due to the film material, the effect of preventing heat exchange or heat intrusion by radiation can also be obtained.

상기 단열부(400)의 층수는 열침입을 최소화 하기 위해 조절이 가능하다. 많은 층으로 구성되면 복사열 차단 효과는 높아지나, 전도열 차단 효과와 진공층의 두께가 얇아짐에 따른 대류에 의한 열차단 효과가 떨어지므로 적절한 층수를 사용하는 것이 중요하다.The number of layers of the insulating part 400 can be adjusted to minimize heat intrusion. If it is composed of many layers, the effect of blocking radiant heat increases, but the effect of blocking conduction heat and the effect of blocking heat by convection as the thickness of the vacuum layer decreases as the thickness of the vacuum layer decreases, so it is important to use an appropriate number of layers.

상기 단열부(400) 외측에는 진공부(500)가 구비될 수 있다. 상기 진공부(500)는 상기 단열부(400)에 의한 단열이 충분하지 못한 경우 발생될 수 있는 상기 단열층 방향으로의 대류 등에 의한 열전달을 최소화하기 위하여 구비될 있다.A vacuum part 500 may be provided outside the heat insulating part 400 . The vacuum unit 500 may be provided to minimize heat transfer due to convection or the like in the direction of the insulating layer, which may occur when the thermal insulation by the insulating unit 400 is insufficient.

상기 진공부(500)는 상기 단열부(400) 외측에 이격 공간을 형성하고, 상기 이격 공간을 진공화시키는 방법으로 형성할 수 있다.The vacuum unit 500 may be formed by forming a separation space outside the heat insulating unit 400 and evacuating the separation space.

상기 진공부(500)는 상온인 외부로부터 상기 코어부 측으로 대류 등에 의한 열침입을 방지하기 위하여 구비되는 이격 공간으로서, 물리적 이격 공간을 형성하기 위하여 적어도 하나의 스페이서(560)를 구비할 수 있다. 상기 진공부(500) 내의 이격 공간 그 외측에 구비되는 외부 금속관(600) 등과 상기 진공부(500) 내측의 상기 단열부(400)가 접촉되는 것을 초전도 케이블의 전 영역에서 방지하기 위하여 상기 이격 공간 내에 적어도 1개의 스페이서(560)를 구비할 수 있으며, 구체적으로 초전도 케이블 또는 스페이서의 종류 또는 크기에 따라 증감될 수 있다. 도 1에 도시된 초전도 케이블(1000)은 4개의 스페이서가 구비되는 것으로 도시되었으나 그 개수는 증감될 수 있다.The vacuum unit 500 is a spaced space provided to prevent heat intrusion due to convection or the like from the outside at room temperature to the core part, and may include at least one spacer 560 to form a physical spaced space. In order to prevent contact with the external metal tube 600 provided on the outside of the spaced space in the vacuum part 500 and the heat insulating part 400 inside the vacuum part 500 over the entire area of the superconducting cable, the spaced space At least one spacer 560 may be provided therein, and specifically, it may be increased or decreased according to the type or size of the superconducting cable or spacer. Although the superconducting cable 1000 shown in FIG. 1 is illustrated as having four spacers, the number may be increased or decreased.

상기 스페이서(560)는 초전도 케이블의 길이방향을 따라 배치될 수 있으며, 상기 코어부(100) 외측, 구체적으로는 상기 단열부(400)를 나선형 또는 원형으로 감싸도록 권선할 수 있다.The spacer 560 may be disposed along the longitudinal direction of the superconducting cable, and may be wound around the outside of the core part 100 , specifically, the heat insulating part 400 , in a spiral or circular shape.

상기 스페이서(560)의 개수는 본 발명에 따른 냉매관(300)이 적용된 초전도 케이블은 3개 내지 5개의 스페이서가 구비될 수 있다. 상기 스페이서는 이격 공간을 형성하여 전도에 의한 열교환을 방지할 수 있으며, 스페이서의 구조는 단층 또는 복층으로 구성될 수 있다.The number of spacers 560 may include 3 to 5 spacers in the superconducting cable to which the refrigerant pipe 300 according to the present invention is applied. The spacer may prevent heat exchange due to conduction by forming a separation space, and the spacer may have a single-layer or multi-layer structure.

상기 스페이서(560)의 재질은 폴리 에틸렌(FEP, PFA, ETFE, PVC, P.E, PTFE) 재질일 수 있다.The material of the spacer 560 may be a polyethylene (FEP, PFA, ETFE, PVC, P.E, PTFE) material.

또한, 상기 스페이서(560)은 필요에 따라 불화 폴리 에틸렌(PTFE, Poly Tetra Fluoro Ethylene) 재질로 구성되거나, 일반 수지 또는 폴리 에틸렌 재질로 구성된 뒤 표면이 불화 폴리 에틸렌 등으로 코팅될 수 있다. 이 경우, 상기 불화 폴리 에틸렌은 테프론일 수 있다.In addition, if necessary, the spacer 560 may be made of a fluorinated polyethylene (PTFE, Poly Tetra Fluoro Ethylene) material, or may be made of a general resin or polyethylene material and the surface thereof may be coated with fluorinated polyethylene or the like. In this case, the fluorinated polyethylene may be Teflon.

불화 폴리 에틸렌(PTFE, Poly Tetra Fluoro Ethylene) 재질은 불소와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화합물을 형성함으로써 거의 완벽한 화학적 비활성 및 내열성, 비점착성, 우수한 절연 안정성, 낮은 마찰계수 등의 특성들을 가지고 있다. 또한, 테프론은 어느 정도의 유연성을 가지므로, 상기 단열부(400)를 나선형으로 감싸며, 초전도 케이블의 길이방향으로 권선되어 배치될 수 있고, 어느 정도의 강도를 가지므로 단열부(400)와 외부 금속관(600)의 접촉을 방지하는 이격 수단으로 활용되어 진공부(500)를 구성하는 이격 공간을 물리적으로 유지하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 스페이서(560)의 직경은 4 밀리미터(mm) 내지 8 밀리미터(mm)일 수 있다. 상기 스페이서(560)의 단면 형태는 원형, 삼각형, 사각형, 별형 등의 다양한 형태가 가능하다.Fluorinated polyethylene (PTFE, Poly Tetra Fluoro Ethylene) material forms a very stable compound due to the strong chemical bond between fluorine and carbon. there is. In addition, since Teflon has a certain degree of flexibility, it spirally surrounds the heat insulating part 400, can be wound and disposed in the longitudinal direction of the superconducting cable, and has a certain level of strength so that the insulating part 400 and the outside It is used as a separation means for preventing the metal tube 600 from contacting, and may serve to physically maintain the separation space constituting the vacuum unit 500 . The spacer 560 may have a diameter of 4 millimeters (mm) to 8 millimeters (mm). The cross-sectional shape of the spacer 560 may be various shapes such as a circle, a triangle, a square, and a star.

상기 스페이서(560)이 구비된 상기 진공부(500) 외측에는 외부 금속관(600)이 구비될 수 있다. 상기 외부 금속관(600)은 상기 냉매관(300)과 동일한 형태와 재질로 구성될 수 있으며, 상기 외부 금속관(600)은 상기 냉매관(300)보다 더 큰 직경으로 구성되어 스페이서(560)를 통한 이격 공간의 형성을 가능하게 할 수 있다. 상기 스페이서(560)에 대한 자세한 설명은 뒤로 미룬다.An external metal tube 600 may be provided outside the vacuum unit 500 provided with the spacer 560 . The external metal pipe 600 may be made of the same shape and material as the refrigerant pipe 300 , and the external metal pipe 600 has a larger diameter than the refrigerant pipe 300 and is passed through the spacer 560 . It is possible to enable the formation of a separation space. A detailed description of the spacer 560 will be postponed.

그리고, 상기 외부 금속관(600) 외측에는 초전도 케이블 내부를 보호하기 위한 외장 기능을 수행하는 외부자켓(700)가 구비될 수 있다. 상기 외부자켓은 통상적인 전력용 케이블의 외부자켓(700)를 구성하는 시스재가 사용될 수 있다. 상기 외부자켓(700)는 그 내부의 금속관(600) 등의 부식을 방지하고 외력에 의한 케이블 손상을 방지할 수 있다. 폴리에틸렌(PE) 폴리염화비닐(PVC) 등의 재질로 구성될 수 있다.In addition, an external jacket 700 performing an external function for protecting the inside of the superconducting cable may be provided on the outside of the external metal tube 600 . As the outer jacket, a sheath material constituting the outer jacket 700 of a conventional power cable may be used. The outer jacket 700 may prevent corrosion of the metal tube 600 and the like therein, and may prevent damage to the cable due to external force. It may be made of a material such as polyethylene (PE) or polyvinyl chloride (PVC).

도 2는 본 발명에 따른 냉매관(300) 및 이를 구비하는 초전도 케이블의 하나의 실시예의 다단 탈피된 사시도를 도시한다. 도 1을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.2 shows a multi-stage stripped perspective view of an embodiment of a refrigerant pipe 300 and a superconducting cable having the same according to the present invention. A description that overlaps with the description with reference to FIG. 1 will be omitted.

구체적으로, 도 2는 3상 전력의 송전 또는 배전을 위한 3코어 초전도 케이블의 사시도를 도시한다.Specifically, FIG. 2 shows a perspective view of a three-core superconducting cable for transmission or distribution of three-phase electric power.

본 발명에 따른 3상 동축 초전도 케이블(1000)은 각각 120도의 위상차를 갖는 제1 상 전류, 제2 상 전류 및 제3 상 전류의 통전을 위한 초전도 도체층(130)이 동축 상에 적층되어 구비될 수 있다.The three-phase coaxial superconducting cable 1000 according to the present invention is provided with a superconducting conductor layer 130 for passing a first phase current, a second phase current, and a third phase current having a phase difference of 120 degrees, respectively, laminated on the same axis can be

구체적으로, 본 발명에 따른 3상 동축 초전도 케이블(1000)은 액상 냉매가 일방향으로 유동하는 제1 냉매관(300a), 상기 제1 냉매관(300a)를 순차적으로 상호 절연된 상태로 감싸도록 상기 제1 냉매관(300a)의 길이방향으로 나란히 배치되는 복수 개의 초전도 선재(SC)를 포함하여 구성되는 제1 내지 제3 초전도 도체층(130a, 130b, 130c); 상기 제1 내지 제3 초전도 도체층(130a, 130b, 130c) 중 최외곽에 배치된 제3 초전도 도체층(130c)과 절연된 상태로 상기 제3 초전도 도체층(130c) 둘레를 감싸도록 나란히 배치되는 복수 개의 도체 선재(c)를 포함하여 구성되는 차폐층(180)을 포함하는 코어(100)를 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the three-phase coaxial superconducting cable 1000 according to the present invention sequentially surrounds the first refrigerant pipe 300a in which the liquid refrigerant flows in one direction, and the first refrigerant pipe 300a in a mutually insulated state. First to third superconducting conductor layers (130a, 130b, 130c) comprising a plurality of superconducting wires (SC) arranged side by side in the longitudinal direction of the first refrigerant pipe (300a); Among the first to third superconducting layers 130a, 130b, and 130c, the third superconducting conductor layer 130c and the third superconducting conductor layer 130c are insulated from each other and arranged side by side to surround the circumference of the third superconducting conductor layer 130c It may be configured to include a core 100 including a shielding layer 180 configured to include a plurality of conductor wires c.

본 발명에 따른 3상 동축 초전도 케이블(1000)을 구성하는 코어(100)의 최내측 및 최외측에 제1 냉매관(300a) 및 제2 냉매관(300b)이 구비될 수 있다.The first refrigerant pipe 300a and the second refrigerant pipe 300b may be provided on the innermost and outermost sides of the core 100 constituting the three-phase coaxial superconducting cable 1000 according to the present invention.

후술하는 도 2에 초전도 케이블은 코어(100)의 냉각을 위한 냉매의 유로가 일방향으로 형성되지만 3상 동축 초전도 케이블(1000)의 경우 냉매 유로가 양방향으로 형성될 수 있고, 냉매관(300) 역시 코어 내부와 외부 각각 구비될 수 있다.In FIG. 2 to be described later, in the superconducting cable, the coolant flow path for cooling the core 100 is formed in one direction, but in the case of the three-phase coaxial superconducting cable 1000, the coolant flow path may be formed in both directions, and the coolant pipe 300 is also It may be provided inside and outside the core, respectively.

즉, 코어(100)의 최내부에 구비되는 제1 냉매관(300a)에서 액상 냉매가 일방향으로 흐르면, 코어(100)의 최외부에 구비되는 제2 냉매관(300b)에서 액상 냉매는 상기 일방향과 반대방향으로 흐르게 될 수 있다. 이와 같은 방법으로, 코어(100)를 구성하는 제1 내지 제3 초전도 도체층(130a, 130b, 130c) 및 차폐층(180)을 극저온으로 냉각할 수 있고, 초전도 전력 시스템에서 냉매 회수배관을 생략할 수 있는 효과를 얻을 수 있고, 종래의 3상 초전도 케이블에 비해 직경을 크게 줄이고, 초전도 선재를 사용한 차폐층을 생략할 수도 있다.That is, when the liquid refrigerant flows in one direction in the first refrigerant pipe 300a provided in the innermost portion of the core 100, the liquid refrigerant flows in the second refrigerant tube 300b provided in the outermost direction of the core 100 in the one direction. may flow in the opposite direction. In this way, the first to third superconducting conductor layers 130a, 130b, 130c and the shielding layer 180 constituting the core 100 can be cooled to cryogenic temperatures, and the refrigerant recovery pipe is omitted in the superconducting power system. The effect can be obtained, and the diameter can be greatly reduced compared to the conventional three-phase superconducting cable, and the shielding layer using the superconducting wire can be omitted.

상기 제1 냉매관(300a) 및 제2 냉매관(300b)은 전술한 냉매관(300)의 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 냉매관(300a) 및 제2 냉매관(300b)은 내관(310), 섬유층(330) 및 금속 보강재(350)로 구성될 수 있으며, 각각의 상기 제1 냉매관(300a) 및 후술하는 제2 냉매관(300b)은 각각 액상 냉매의 유로(200a, 200b)를 형성할 수 있다.The first refrigerant pipe 300a and the second refrigerant pipe 300b may have the structure of the refrigerant pipe 300 described above. That is, the first refrigerant pipe (300a) and the second refrigerant pipe (300b) may be composed of an inner tube (310), a fiber layer (330) and a metal reinforcement material (350), each of the first refrigerant tube (300a) and a second refrigerant pipe 300b to be described later may form flow paths 200a and 200b for liquid refrigerant, respectively.

상기 제1 냉매관(300a) 둘레에는 순차적으로 제1 초전도 도체층(130a) 내지 제3 초전도 도체층(130c)이 적층되어 구비될 수 있다.A first superconducting conductor layer 130a to a third superconducting conductor layer 130c may be sequentially stacked around the first refrigerant pipe 300a.

상기 제1 냉매관(300a) 표면에는 제1 냉매관(300a) 표면의 올록볼록한 표면을 평활하게 하기 위한 평활층 또는 반도전 카본지 테이프를 이용하여, 초전도 도체층(130)을 보호하기 위한 쿠션층 등이 구비될 수 있다.A cushion layer for protecting the superconducting conductor layer 130 by using a smoothing layer or semiconducting carbon paper tape for smoothing the convex and convex surfaces of the first refrigerant pipe 300a on the surface of the first refrigerant pipe 300a etc. may be provided.

상기 제1 냉매관(300a) 표면에는 제1 초전도 도체층(130a)이 구비될 수 있다. 상기 제1 초전도 도체층(130a)은 복수 개의 초전도 선재(SC)를 나란히 배열하는 방법으로 구성될 수 있다.A first superconducting conductor layer 130a may be provided on the surface of the first refrigerant pipe 300a. The first superconducting conductor layer 130a may be configured by arranging a plurality of superconducting wires SC side by side.

도 1에서 상기 제1 초전도 도체층(130a) 내지 제3 초전도 도체층(130c)은 단층으로 구성되는 것으로 도시되나, 각각의 상 전류의 용량에 따라 초전도 선재(SC)가 복층으로 적층되어 구비될 수도 있다.1, the first superconducting conductor layer 130a to the third superconducting conductor layer 130c are shown to be composed of a single layer, but depending on the capacity of each phase current, the superconducting wire (SC) is stacked in multiple layers. may be

제1 초전도 도체층(130a) 내지 제3 초전도 도체층(130c) 중 적어도 하나의 초전도 도체층(130)이 초전도 선재(SC)를 적층하여 배치하는 방법으로 구성되는 경우에는 전류 통전방향을 통일하고 표피 효과를 방지하기 위하여 절연 테이프 또는 절연 시트(미도시)가 구비될 수 있다.In the case where at least one superconducting conductor layer 130 of the first superconducting conductor layer 130a to the third superconducting conductor layer 130c is configured by stacking superconducting wires SC, the current conduction direction is unified and An insulating tape or insulating sheet (not shown) may be provided to prevent the skin effect.

그리고, 제1 초전도 도체층(130a) 내지 제3 초전도 도체층(130c) 및 차폐층(180) 각각은 위상차가 존재하는 전류 또는 차폐 전류가 흐르므로 상호 절연되어야 한다.And, each of the first superconducting conductor layer 130a to the third superconducting conductor layer 130c and the shielding layer 180 must be insulated from each other because a current having a phase difference or a shielding current flows.

따라서, 상기 제1 초전도 도체층(130a) 내지 제3 초전도 도체층(130c) 및 차폐층(180) 사이에 절연층(160a, 160b, 160c)이 구비될 수 있다.Accordingly, insulating layers 160a, 160b, and 160c may be provided between the first superconducting conductor layer 130a to the third superconducting conductor layer 130c and the shielding layer 180 .

상기 절연층(160a, 160b, 160c)은 절연내력 증가를 목적으로 구비되며, 종이 재질의 절연지가 적용될 수 있고, 절연지를 복수 회 권선하는 방식으로 구성될 수 있고, 상기 절연지는 크라프트지나 PPLP(Polypropylene Laminated Paper)가 적용될 수 있음은 전술한 실시예와 마찬가지이다.The insulating layers 160a, 160b, and 160c are provided for the purpose of increasing dielectric strength, and paper-based insulating paper may be applied, and may be configured by winding the insulating paper a plurality of times, and the insulating paper may be kraft paper or PPLP (Polypropylene). Laminated Paper) can be applied is the same as in the above-described embodiment.

상기 제1 내지 제3 초전도 도체층(130a, 130b, 130c)은 도 1에 도시된 바와 같이, 각각 납작한 스트립 형태로 구성되며, 각각 케이블의 길이방향으로 일정한 피치를 가지며 나선형을 횡권되어 각각의 층을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1, the first to third superconducting layers 130a, 130b, and 130c are each configured in the form of a flat strip, have a constant pitch in the longitudinal direction of the cable, and are transversely wound in a spiral. can form.

상기 제1 내지 제3 초전도 도체층(130a, 130b, 130c)을 구성하는 초전도 선재(SC)의 나선형 횡권방향은 인접한 층에서 서로 반대방향이 될 수 있다.The helical transverse winding directions of the superconducting wires SC constituting the first to third superconducting layers 130a, 130b, and 130c may be opposite to each other in adjacent layers.

그리고, 도 1에 도시되지 않았으나, 본 발명에 따른 3상 동축 케이블의 경우, 각각의 제1 내지 제3 초전도 도체층(130a, 130b, 130c)의 상부 또는 하부에 초전도 선재와 동일한 형태의 일반 도체 선재로 미리 결정된 피치를 갖도록 나선형 횡권되어 귀로 도체층을 구비할 수 있다.And, although not shown in FIG. 1, in the case of a three-phase coaxial cable according to the present invention, a general conductor having the same shape as a superconducting wire is placed on the upper or lower portion of each of the first to third superconducting layers 130a, 130b, and 130c. The wire rod may be spirally cross-wound to have a predetermined pitch to provide a return conductor layer.

상기 제1 내지 제3 초전도 도체층(130a, 130b, 130c) 중 최외곽에 배치된 제3 초전도 도체층(130c) 외측에는 전술한 바와 같이 절연층이 구비되고, 절연층 상부에 차폐층(180)이 구비될 수 있다.As described above, an insulating layer is provided outside the third superconducting conductor layer 130c disposed on the outermost side among the first to third superconducting conductor layers 130a, 130b, and 130c, and a shielding layer 180 is provided on the insulating layer. ) may be provided.

상기 제1 내지 제3 초전도 도체층(130a, 130b, 130c)에 제1 상 전류, 제2 상 전류 및 제3 상 전류가 그 크기가 동일하고 각각 120도 위상차를 유지하는 경우, 유도 자기장 역시 상호 상쇄되어 상기 차폐층(180)에 흐르는 전류가 크지 않아 상기 차폐층(180)은 일반 도체 선재(c)로 구성될 수 있다.When the first to third superconducting layers 130a, 130b, and 130c have the same magnitudes of the first phase current, the second phase current and the third phase current and maintain a phase difference of 120 degrees, the induced magnetic field is also mutually Since the current flowing through the shielding layer 180 is not large due to the offset, the shielding layer 180 may be formed of a general conductor wire (c).

그리고 도 1에 도시되지 않았으나 각각의 초전도 도체층(130) 등의 내부 또는 외부에는 초전도 선재의 모서리 부분에서 발생하는 전계 집중을 완화하고, 전계 분포를 고르게 하기 위해 반도전층 등이 구비될 수 있다. 반도전층은 반도전 테이프를 복층으로 권선하는 방법으로 구성할 수 있다.In addition, although not shown in FIG. 1, a semiconducting layer, etc. may be provided inside or outside each superconducting conductor layer 130, etc. to relieve the concentration of an electric field generated at the edge of the superconducting wire and to make the electric field distribution even. The semiconducting layer may be formed by winding the semiconducting tape in multiple layers.

상기 코어(100) 외측에는 상기 코어(100)를 냉각하기 위한 액상 냉매가 상기 일방향과 반대방향으로 유동하는 상기 제2 냉매관(300b)이 구비될 수 있다. 상기 제1 냉매관(300a)과 상기 제2 냉매관(300b) 중 어느 하나는 냉각된 냉매가 공급되고, 다른 하나의 냉매관(300)은 냉각에 사용된 냉매가 회수되는 배관으로 사용될 수 있다.The second refrigerant pipe 300b through which the liquid refrigerant for cooling the core 100 flows in the one direction and the opposite direction may be provided outside the core 100 . One of the first refrigerant pipe 300a and the second refrigerant pipe 300b is supplied with a cooled refrigerant, and the other refrigerant pipe 300 may be used as a pipe through which the refrigerant used for cooling is recovered. .

초전도 케이블은 포설 구간의 미리 결정된 간격으로 중간 접속함이 구비되고, 포설구간 양단에는 종단 접속함과 냉각장치 등이 구비될 수 있다. 따라서, 냉각장치는 압력을 높이고 냉각된 냉매가 초전도 케이블로 공급되어 코어(100)의 냉각에 사용되고, 다시 회수되는 냉매는 냉각장치에서 기액 분리, 압력 보강 및 냉각 후 재공급되는 방법이 사용될 수 있다.The superconducting cable may be provided with an intermediate junction box at a predetermined interval of the installation section, and a terminal junction box and a cooling device may be provided at both ends of the installation section. Therefore, the cooling device raises the pressure and the cooled refrigerant is supplied through a superconducting cable to be used for cooling the core 100, and the recovered refrigerant is re-supplied after gas-liquid separation, pressure reinforcement and cooling in the cooling device can be used. .

따라서, 본 발명에 따른 초전도 케이블은 케이블 최내측에 제1 냉매관(300a)이 구비되고, 코어(100)의 외측에 제2 냉매관(300b)이 구비되어, 각각의 금속관 내부의 냉매유로 중 하나는 냉매를 공급하는 경로로 사용되고, 다른 하나는 냉매가 회수되는 경로로 사용될 수 있으므로, 접속함 등에서 별도의 냉매 회수 배관을 구비하지 않을 수 있다.Accordingly, in the superconducting cable according to the present invention, the first refrigerant pipe 300a is provided on the innermost side of the cable, and the second refrigerant pipe 300b is provided on the outer side of the core 100, so that the Since one may be used as a path for supplying the refrigerant, and the other may be used as a path through which the refrigerant is recovered, a separate refrigerant recovery pipe may not be provided in a junction box or the like.

상기 제2 냉매관(300b) 외측에는 단열부(400)가 구비될 수 있다. 상기 단열부(400)는 반사율이 높은 금속필름에 열전도율이 낮은 고분자가 얇게 코팅된 단열재를 여러층으로 감은 방식으로 구성될 수 있다.A heat insulating part 400 may be provided outside the second refrigerant pipe 300b. The heat insulator 400 may be configured in a manner in which a metal film having a high reflectivity is coated with a thin layer of a polymer having a low thermal conductivity and wound in several layers.

상기 단열부(400) 외측에는 진공부(500)가 구비될 수 있고, 상기 진공부(500)에는 열전도율이 낮은 재질의 적어도 하나의 스페이서(560) 등이 구비될 수 있음은 마찬가지이다.A vacuum unit 500 may be provided outside the heat insulating unit 400 , and at least one spacer 560 made of a material having low thermal conductivity, etc. may be provided in the vacuum unit 500 .

상기 진공 금속관(600)은 냉매의 유동 저항이 문제되는 구성이 아니므로 기계적 응력에 대한 강성 보강하기 위해, 알루미늄, SUS 등의 재질을 사용하며, 밴딩 특성을 위해 길이 방향으로 융기 및 함몰이 반복되는 굴곡 구조(corrugated)를 가질 수 있다.Since the vacuum metal tube 600 is not a configuration in which the flow resistance of the refrigerant is not a problem, in order to reinforce the rigidity against mechanical stress, a material such as aluminum or SUS is used, and the elevation and depression are repeated in the longitudinal direction for bending properties It may have a corrugated structure.

상기 진공 금속관(600) 외측에는 외부자켓(700)이 구비될 수 있다. 상기 외부자켓(700)은 통상적인 전력용 케이블과 동일한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외부자켓(700)은 PE와 PVC 재질로 구성될 수 있다.An external jacket 700 may be provided outside the vacuum metal tube 600 . The outer jacket 700 may be made of the same material as a conventional power cable. For example, the outer jacket 700 may be made of PE and PVC materials.

상기 외부자켓(700)에 의하여 금속관의 부식을 방지하고, 외력으로부터 케이블을 보호할 수 있다.The external jacket 700 prevents corrosion of the metal tube and protects the cable from external force.

이하, 도 1 및 도 2에 도시된 초전도 케이블에서 냉매의 유동 저항을 최소화하는 냉매관(300)에 대하여 자세하게 설명한다.Hereinafter, the refrigerant pipe 300 that minimizes the flow resistance of the refrigerant in the superconducting cable shown in FIGS. 1 and 2 will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 냉매관(300)의 하나의 실시예의 단면도를 도시한다.Figure 3 shows a cross-sectional view of one embodiment of the refrigerant tube 300 of the superconducting cable according to the present invention.

본 발명은 초전도 케이블은 냉매의 유동 저항에 따른 차압손실을 최소화하기 위하여 냉매가 유동하는 냉매관(300)을 종래의 코러게이션 구조의 금속관을 사용하지 않고 새로운 구조의 냉매관(300)을 사용한다.In the present invention, the superconducting cable uses a refrigerant tube 300 of a new structure without using a metal tube of a conventional corrugation structure for the refrigerant tube 300 through which the refrigerant flows in order to minimize the differential pressure loss due to the flow resistance of the refrigerant. .

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초전도 케이블용 냉매관(300)은 비금속 재질의 내관(310) 및 상기 내관(310)을 감싸는 금속 재질의 금속 보강재(350)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Specifically, as shown in FIG. 3, the refrigerant pipe 300 for a superconducting cable according to the present invention includes an inner tube 310 made of a non-metal material and a metal reinforcement 350 made of a metal material surrounding the inner tube 310. characterized in that it is composed.

도 3에 도시된 실시예에서 냉매관(300)의 최내부에 내관(310)이 구비된다. 상기 냉매관(300)의 내관(310)은 폴리에틸렌 재질 또는 불화 폴리에틸렌 재질로 구성될 수 있으며, 상기 냉매관(300)의 내관(310)은 내표면 및 외표면이 플랫한 파이프 구조를 가질 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 3 , an inner tube 310 is provided in the innermost portion of the refrigerant tube 300 . The inner tube 310 of the refrigerant tube 300 may be made of a polyethylene material or a fluorinated polyethylene material, and the inner tube 310 of the refrigerant tube 300 may have a pipe structure in which an inner surface and an outer surface are flat. .

상기 내관(310)이 플랫한 구조를 가지므로, 상기 내관(310) 내부를 유동하는 액상 냉매의 유동저항은 종래의 코러게이션 구조의 금속관의 경우보다 크게 감소될 수 있다.Since the inner tube 310 has a flat structure, the flow resistance of the liquid refrigerant flowing inside the inner tube 310 can be significantly reduced compared to the case of the conventional metal tube having a corrugated structure.

그리고, 상기 내관(310)은 폴리에틸렌 재질 또는 불화 폴리에틸렌 재질로 구성될 수 있으므로, 외부 열전달이 종래의 금속관에 비하여 작다.In addition, since the inner tube 310 may be made of a polyethylene material or a fluorinated polyethylene material, external heat transfer is smaller than that of a conventional metal tube.

또한, 상기 내관(310)은 폴리에틸렌 재질 또는 불화 폴리에틸렌 재질로 구성될 수 있으므로, 종래의 금속관에 비해 유연성이 크게 향상될 수 있다.In addition, since the inner tube 310 may be made of a polyethylene material or a fluorinated polyethylene material, flexibility can be greatly improved compared to a conventional metal tube.

종래의 냉매관(300)은 금속 재질로 구성되므로, 밴딩이 용이하지 않고 쉽게 찌그러지는 문제를 해결하기 위하여 냉매관(300)을 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조를 채용하였다. 이와 같은 코러게이션 구조로 인하여 금속 재질의 냉매관(300)은 밴딩 특성이 향상되고, 외부 충격에 대한 강성이 보강되는 장점을 얻을 수 있으나, 내부를 유동하는 냉매의 유동저항을 크게 증가시킨다는 문제를 유발하였다.Since the conventional refrigerant pipe 300 is made of a metal material, a corrugation structure in which the troughs and ridges are repeated is adopted for the refrigerant pipe 300 in order to solve the problem that bending is not easy and is easily crushed. Due to such a corrugation structure, the metal refrigerant pipe 300 has the advantage of improved bending characteristics and reinforced rigidity against external impact, but the problem of greatly increasing the flow resistance of the refrigerant flowing inside induced.

이러한 유동 저항은 차압 손실로 귀결되어 초전도 전력 시스템의 냉각 시스템 또는 순환 시스템의 냉각 부하 또는 유동 부하를 유발하였다.This flow resistance results in a differential pressure loss, resulting in a cooling load or flow load in the cooling system or circulation system of the superconducting power system.

따라서, 본 발명에 따른 초전도 케이블용 냉매관(300)은 골과 마루가 반복되는 코러게이션 구조가 아닌 플랫한 형태의 수지 재질의 내관(310)을 채용하여 차압 손실을 방지함과 동시에 밴딩 특성 또는 유연성을 확보하였다.Accordingly, the refrigerant pipe 300 for superconducting cables according to the present invention adopts a flat inner tube 310 made of a resin material, rather than a corrugated structure in which troughs and ridges are repeated, to prevent a loss of differential pressure and at the same time to prevent a loss in bending characteristics or Flexibility was secured.

다만, 종래의 금속관이 제공하는 사고전류의 귀로 도체의 역할과 강성 보강을 위하여 상기 내관(310) 외측에 금속 보강재(350)를 구비한다.However, a metal reinforcing material 350 is provided on the outside of the inner tube 310 in order to reinforce the rigidity and the role of the return conductor of the fault current provided by the conventional metal tube.

즉, 종래의 냉매관(300)은 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 재질로 구성되어, 냉각 시스템 등의 문제 발생시 포머와 함께 어느 정도의 사고 전류의 귀로도체 역할을 수행하였으나, 상기 내관(310)을 폴리 에틸렌 등의 수지 재질로 대체하는 경우 귀로 도체로 사용될 수 없고, 케이블의 하중 또는 외부 충격에 대하여 충분한 강성을 갖지 못하므로 상기 내관(310) 외측에 금속 보강재(350)를 구비할 수 있다.That is, the conventional refrigerant pipe 300 is made of aluminum or stainless steel, and serves as a return conductor of a fault current to some extent with the former when a problem occurs in the cooling system, etc., but the inner pipe 310 is made of polyethylene, etc. In the case of replacing it with a resin material, it cannot be used as a return conductor, and since it does not have sufficient rigidity against the load or external impact of the cable, the metal reinforcement 350 may be provided on the outside of the inner tube 310 .

도 3에 도시된 실시예에서, 상기 금속 보강재(350)는 금속 편조부재로 구성될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 3 , the metal reinforcement 350 may be formed of a metal braided member.

상기 금속 편조부재는 가는 금속 와이어를 천조직과 같이 구성한 부재로서, 상기 내관(310)의 최외부를 따라 감싸도록 구성하여 사고 전류의 귀로 도체의 역할 및 강성 보강 역할을 수행할 수 있다.The metal braided member is a member composed of a thin metal wire like a cloth, and is configured to wrap along the outermost portion of the inner tube 310 to serve as a return conductor of the fault current and reinforce rigidity.

그리고, 도 3의 단면도에 도시된 바와 같이, 상기 냉매관(300)의 내관(310)과 금속 보강재(350) 사이에 섬유층(330)이 구비될 수 있다.And, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3 , a fiber layer 330 may be provided between the inner tube 310 of the refrigerant tube 300 and the metal reinforcement 350 .

상기 섬유층(330)은 냉매관(300)의 최소한의 두께를 형성하고, 상기 금속 보강재(350) 등에 의하여 상기 내관(310)에 직접 가해지는 충격을 방지하여 내관(310)을 보호하기 위하여 구비될 수 있다.The fiber layer 330 forms a minimum thickness of the refrigerant pipe 300, and prevents the impact directly applied to the inner pipe 310 by the metal reinforcement 350, etc. to protect the inner tube 310. can

상기 섬유층(330)은 얀으로 구성된 사를 내관(310)의 외측을 적어도 1층 이상으로 횡권하거나, 얀으로 직조된 천을 내관(310)의 외측을 적어도 1층 이상으로 감싸는 방법으로 구성되어 요구되는 정도의 두께를 갖도록 구성될 수 있다.The fiber layer 330 is a method of winding a yarn composed of a yarn on the outside of the inner tube 310 with at least one layer or more, or wrapping a cloth woven with yarn around the outer side of the inner tube 310 with at least one layer or more. It may be configured to have a thickness of a certain degree.

그리고, 상기 섬유층(330)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 섬유층(330)의 두께가 상기 내관(310) 및 상기 금속 보강재(350)의 두께보다 크게 구성되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 3 , the fiber layer 330 preferably has a thickness greater than that of the inner tube 310 and the metal reinforcement 350 .

도 4는 본 발명에 따른 초전도 케이블의 냉매관(300)의 다른 실시예의 횡단면도 및 측단면도를 도시한다. 도 3을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다.4 shows a cross-sectional view and a side cross-sectional view of another embodiment of the refrigerant pipe 300 of the superconducting cable according to the present invention. A description that overlaps with the description with reference to FIG. 3 will be omitted.

전술한 실시예에서, 상기 금속 보강재는 편조부재였으나 도 4에 도시된 실시예의 금속 보강재(350)는 스테인리스 스틸 테이프일 수 있다.In the above embodiment, the metal reinforcement material was a braided member, but the metal reinforcement material 350 of the embodiment shown in FIG. 4 may be a stainless steel tape.

도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 상기 내관(310) 외측에 나선형으로 횡권되어 내부의 내관(310) 또는 상기 섬유층(330)이 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다.As shown in FIG. 4( b ), the stainless steel tape is spirally wound on the outside of the inner tube 310 so that the inner inner tube 310 or the fiber layer 330 is not exposed to the outside.

그리고, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 금속 보강재(350)로서 상기 스테인리스 스틸 테이프(350a)가 적용되는 경우에 스테인리스 스틸 테이프(350a)가 인접한 영역과 중첩되지 않고, 빈틈없이 횡권되어 그 외표면이 평면 상태로 구성될 수도 있으나, 냉매관(300)의 밴딩시 발생될 수 있는 테이프 간의 틈 또는 유격이 발생되지 않도록 스테인리스 스틸 테이프(350a)를 횡권할 수도 있다.And, as shown in Fig. 4(b), when the stainless steel tape 350a is applied as the metal reinforcement 350, the stainless steel tape 350a does not overlap with an adjacent area, and is rolled across without a gap. The outer surface may be configured in a flat state, but the stainless steel tape 350a may be cross-winded so that a gap or play between the tapes that may be generated during bending of the refrigerant pipe 300 does not occur.

구체적으로, 도 4(c) 및 도 4(d)의 냉매관(300)의 종단면도에 도시된 바와 같이, 상기 스테인리스 스틸 테이프(350b, 350c)는 폭방향으로 일정 범위 중첩되도록 횡권되며, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 중첩 범위에서 상부에 배치되는 영역(351b, 351c)과 하부에 배치되는 영역(352b, 352c)이 서로 다른 높이를 갖도록 단차를 가지도록 하여 냉매관(300)의 표면을 최대한 평평하게 구성할 수 있다.Specifically, as shown in the longitudinal sectional view of the refrigerant pipe 300 of FIGS. 4(c) and 4(d), the stainless steel tapes 350b and 350c are transversely wound to overlap a certain range in the width direction, and the The stainless steel tape has a step difference so that the regions 351b and 351c disposed on the upper part and the regions 352b and 352c disposed on the lower part have different heights in the overlapping range to make the surface of the refrigerant pipe 300 as flat as possible. configurable.

여기서, 스테인리스 스틸 테이프가 두께가 얇은 경우에는 횡권 과정에서 자연스럽게 단차가 형성될 수 있으나, 스테인리스 스틸 테이프(350b, 350c)가 어느 정도의 두께를 갖는 경우에는 스테인리스 스틸 테이프가 미리 단차(s)를 갖도록 가공될 수도 있다.Here, when the stainless steel tape has a thin thickness, a step may be naturally formed in the transverse winding process, but when the stainless steel tapes 350b and 350c have a certain thickness, the stainless steel tape has a step (s) in advance. It can also be processed.

더 나아가 표면의 평탄도를 위하여 스테인리스 스틸 테이프에 단차(s)를 형성하는 것 이외에도 스테인리스 스틸 테이프(350c)의 감김 상태가 케이블의 밴딩 등에 영향을 받지 않도록 잠금 또는 로킹구조를 갖도록 할 수 있다.Furthermore, in addition to forming the step (s) in the stainless steel tape for flatness of the surface, it is possible to have a locking or locking structure so that the wound state of the stainless steel tape 350c is not affected by bending of the cable.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스테인리스 스틸 테이프(350c)는 폭방향으로 일정 범위 중첩되도록 나선형으로 횡권되며, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 중첩 범위에서 상부에 배치되는 영역(351c)과 하부에 배치되는 영역(353c)이 상호 로킹되도록 폭방향 단부가 각각 반대방향으로 절곡된 후크 형상을 갖도록 하여 스테인리스 스틸 테이프(350c)의 감김 상태를 셀프 로킹 또는 잠금하여 외부 충격 또는 밴딩에 대하여 금속 보강재에 발생되는 유격 또는 틈의 발생을 방지할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 4 , the stainless steel tape 350c is spirally wound to overlap a certain range in the width direction, and the stainless steel tape is disposed in the upper region 351c and the lower portion in the overlapping range. Self-locking or locking the wound state of the stainless steel tape 350c by making the width direction ends each have a hook shape bent in the opposite direction so that the regions 353c are mutually locked so that they are locked to each other. It is possible to prevent the occurrence of gaps or gaps.

이와 같이, 본 발명에 따른 냉매관 및 이를 구비하는 초전도 케이블에 의하면, 종래의 코러게이션 구조의 냉매관을 플랫한 구조의 냉매관으로 대체하여 냉매관 내부를 유동하는 냉매의 유동저항을 최소화할 수 있으므로, 초전도 케이블의 포설구간에서의 냉매의 유동시 차압손실을 최소화할 수 있고, 종래의 코러게이션 구조의 냉매관을 플랫한 구조의 냉매관으로 대체할 수 있으므로, 초전도 케이블의 직경을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있으며, 초전도 케이블의 포설구간에서의 냉매의 유동시 차압손실을 최소화할 수 있으므로 초전도 전력 시스템의 냉각 성능을 향상시켜, 초전도 전력 시스템의 성능을 향상시킬 수 있고, 플랫한 구조의 냉매관을 적용하여 시스템의 냉각 또는 순환부하를 줄일 수 있으므로, 이는 초전도 케이블의 장조장 포설을 가능하게 할 수 있다.As described above, according to the refrigerant pipe and the superconducting cable having the same according to the present invention, the refrigerant pipe of the conventional corrugation structure is replaced with a refrigerant pipe of a flat structure to minimize the flow resistance of the refrigerant flowing inside the refrigerant pipe. Therefore, it is possible to minimize the differential pressure loss when the refrigerant flows in the installation section of the superconducting cable, and it is possible to replace the refrigerant pipe of the conventional corrugation structure with the refrigerant pipe of the flat structure, so that the diameter of the superconducting cable can be reduced. effect can be obtained, and since the differential pressure loss can be minimized when the refrigerant flows in the section where the superconducting cable is installed, the cooling performance of the superconducting power system can be improved, thereby improving the performance of the superconducting power system Since it is possible to reduce the cooling or circulating load of the system by applying the tube, it can enable the long-term installation of superconducting cables.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although the present specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims described below. will be able to carry out Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, all should be considered to be included in the technical scope of the present invention.

1000 : 초전도 케이블
300 : 냉매관
1000: superconducting cable
300: refrigerant pipe

Claims (13)

초전도 선재가 구비된 초전도 도체층을 포함하는 코어의 극저온 냉각을 위한 액상 냉매가 유동하는 초전도 케이블용 냉매관에 있어서,
상기 냉매관은 비금속 재질의 내관 및 상기 내관을 감싸는 금속 재질의 금속 보강재를 포함하여 구성되며,
상기 냉매관의 내관은 내표면 및 외표면이 플랫한 파이프 구조를 가지며,
상기 냉매관의 내관과 상기 금속 보강재 사이에 섬유층이 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
In the refrigerant pipe for a superconducting cable in which a liquid refrigerant for cryogenic cooling of a core including a superconducting conductor layer provided with a superconducting wire flows,
The refrigerant pipe is configured to include an inner tube made of a non-metal material and a metal reinforcement material made of a metal material surrounding the inner tube,
The inner tube of the refrigerant tube has a pipe structure in which an inner surface and an outer surface are flat,
A refrigerant tube for a superconducting cable, characterized in that a fiber layer is provided between the inner tube of the refrigerant tube and the metal reinforcement.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 섬유층은 얀으로 구성된 사를 내관의 외측을 적어도 1층 이상으로 횡권하거나, 얀으로 직조된 천을 내관의 외측을 적어도 1층 이상으로 감싸는 방법으로 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
According to claim 1,
The fiber layer is a superconducting cable refrigerant tube, characterized in that it is composed of a method of winding a yarn composed of a yarn in at least one layer on the outside of the inner tube, or wrapping a cloth woven with yarn around the outer side of the inner tube in at least one layer or more.
제1항에 있어서,
상기 섬유층의 두께가 상기 내관 및 상기 금속 보강재의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
According to claim 1,
Refrigerant tube for superconducting cable, characterized in that the thickness of the fiber layer is greater than the thickness of the inner tube and the metal reinforcement.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 냉매관의 내관은 폴리에틸렌 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
According to claim 1,
The refrigerant tube for a superconducting cable, characterized in that the inner tube of the refrigerant tube is made of a polyethylene material.
제6항에 있어서,
상기 폴리에틸렌은 불화 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
7. The method of claim 6,
The polyethylene is a refrigerant pipe for a superconducting cable, characterized in that the fluorinated polyethylene.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 금속 편조부재인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
According to claim 1,
The metal reinforcing material is a refrigerant pipe for a superconducting cable, characterized in that the metal braid member.
제1항에 있어서,
상기 금속 보강재는 스테인리스 스틸 테이프인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
According to claim 1,
Refrigerant pipe for superconducting cable, characterized in that the metal reinforcement is a stainless steel tape.
제9항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 테이프는 상기 내관 외측에 나선형으로 횡권되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
10. The method of claim 9,
The stainless steel tape is a refrigerant pipe for a superconducting cable, characterized in that it is spirally wound on the outside of the inner tube.
제10항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 테이프는 폭방향으로 일정 범위 중첩되도록 횡권되며, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 중첩 범위에서 상부에 배치되는 영역과 하부에 배치되는 영역이 서로 다른 높이를 갖도록 단차지게 성형되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
11. The method of claim 10,
The stainless steel tape is transversely wound so as to overlap a certain range in the width direction, and the stainless steel tape is formed to be stepped so that an upper region and a lower region have different heights in the overlapping range. refrigerant pipe.
제9항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 테이프는 폭방향으로 일정 범위 중첩되도록 나선형으로 횡권되며, 상기 스테인리스 스틸 테이프는 중첩 범위에서 상부에 배치되는 영역과 하부에 배치되는 영역이 상호 로킹되도록 폭방향 단부가 각각 반대방향으로 절곡된 후크 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블용 냉매관.
10. The method of claim 9,
The stainless steel tape is spirally wound so as to overlap a certain range in the width direction, and the ends of the stainless steel tape are bent in opposite directions in the overlapping range so that the upper region and the lower region are mutually locked. Refrigerant tube for superconducting cable, characterized in that it has a hook shape.
초전도 선재가 구비된 초전도 도체층을 포함하는 코어;
상기 코어의 냉각을 위하여 냉매가 유동하며, 제1항, 제3항, 제4항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 하나의 항의 냉매관; 및,
상기 냉매관 외측을 진공 단열하기 위하여 금속관에 의하여 구획되는 진공부;를 포함하는 초전도 케이블.
a core including a superconducting conductor layer provided with a superconducting wire;
A refrigerant flows for cooling the core, and the refrigerant pipe of any one of claims 1, 3, 4, and 6 to 12; and,
A superconducting cable comprising a;
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