KR20100032658A

KR20100032658A - 초전도 선재 특성 측정장치

Info

Publication number: KR20100032658A
Application number: KR1020080091638A
Authority: KR
Inventors: 고락길; 송규정; 김태형; 이남진; 김호섭; 하홍수; 하동우; 오상수
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-03-26
Also published as: KR101025010B1

Abstract

본 발명은 고온 초전도 선재들의 임계전류와 선재결함과 같은 특성을 측정하기 위한 초전도 선재 특성 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체질소가 부분적으로 채워진 하우징과; 상기 하우징 내부 상측에 각각 형성되며, 특성 측정을 위한 초전도 선재를 공급하는 공급릴과, 특성 측정된 초전도 선재를 수거하는 수거릴로 이루어진 선재이송부와; 상기 액체질소 내부에 형성되며, 상기 공급릴로부터 이송된 초전도 선재의 표면에 수직한 자기장을 일정 크기로 유도되도록 하여 초전도 선재의 특성을 측정하는 특성측정부와; 상기 하우징 외부에 형성되며, 상기 선재이송부의 회전속도를 제어하고, 상기 특성측정부의 자기장의 크기를 제어하며, 측정된 초전도 선재의 특성을 표시하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치를 기술적 요지로 한다. 이에 따라 고온 초전도 선재들의 국부적인 위치들에 임계전류와 선재결함 부분들을 동시에 측정할 수 있는 것으로, 릴을 통한 장선의 고온 초전도 박막 선재들을 이송하여 비접촉식으로 박막선재의 어떠한 손상도 없이 선재길이 방향으로 세밀하게 실시간 측정이 가능하고, 신뢰성이 뛰어난 데이터를 제공할 수 있는 홀센서 어레이 구조를 이용하여 경제적인 방법으로 임계전류와 선재결함들을 측정할 수 있어 초전도 선재들의 품질검사를 정확하고 신속히 실행할 수 있는 이점이 있다.

고온 초전도 선재 홀센서 어레이 릴투릴 특성 측정

Description

초전도 선재 특성 측정장치{Apparatus for both critical current and defects measurement of HTS conductor}

본 발명은 경제적인 방법으로 임계전류와 선재결함들을 측정할 수 있는 초전도 선재의 특성 측정장치에 관한 것으로, 릴을 통한 장선의 고온 초전도 박막 선재들을 이송하여 홀센서 어레이 구조를 이용한 선재의 임계전류와 선재결함들을 측정함으로서 고온 초전도 선재들의 품질검사를 정확하고 신속히 실행할 수 있는 초전도 선재의 특성 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 고온 초전도 선재 특히, 고온 초전도 박막 선재(Coated Conductor)들의 임계전류 측정은 4-단자법으로 알려진 방법으로 측정한다. 4-단자법으로 임계전류 측정을 위해서는 선재 표면에 직접적으로 전류단자와 전압단자들을 솔더링(soldering)으로 접합하여야 한다. 이는, 솔더링 온도가 높지 않더라도 박막선재의 표면을 손상시킬 수 있고, 측정된 선재들의 솔더링 흔적 때문에 다른 용도로 사용하기가 매우 어렵다.

그리고 길이가 짧은 박막 선재나 혹은 제한된 길이의 선재들에 대한 측정법으로 4-단자법이 이용되었으나, 수백m 혹은 km 길이 단위를 가지는 장선재의 임계 전류 측정법으로 4-단자법을 이용하기란 쉽지가 않으며, 선재 한끝과 다른 한끝을 4-단자법으로 임계전류 측정이 가능하더라도 중간 중간 부분의 임계전류 값을 예측하기란 매우 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 릴-투-릴(reel-to-reel) 방식을 사용하고 접촉식 4-단자법이 제시되었으나, 공압을 이용한 누름(press)형식의 전류단자와 전압단자를 사용하여 어느 정도 측정이 가능하다 접촉저항의 증가로 인한 데이터의 신뢰성이 많이 떨어지는 단점이 나타나고 있다. 또한 연속적인 1cm 미만의 세밀한 구간들의 임계전류 값을 실시간으로 측정은 거의 불가능하고, 최소 1m 이상 구간별로 측정하는 개념으로 제시된 개념이다.

한편, 위에서 기술한 바와 같이 4-단자법을 이용하여 선재의 임계전류 측정이 어느 정도 가능하더라도, km 길이의 선재가 양산되는 시점에 접촉식 4-단자법을 이용한 임계전류 측정을 통한 선재의 품질평가를 1m 혹은 그 이상의 길이 단위로 실시한다는 것은 정확도 즉 신뢰성과 효율성 등이 현저하게 떨어지는 단점을 안고 있다.

상기와 같이, 고온 초전도 박막 선재의 임계전류를 측정함에 있어, 4-단자법을 이용한 단자들의 솔더링 접합은 박막선재들에게 손상을 줄 수 있고, 이로 인해 초전도 성능 저하로 이어지며, 또한 측정 후 솔더링 흔적으로 인하여 박막 선재의 다른 용도로의 이용이 거의 불가능하다.

또한 km급 장선의 박막선재의 특성평가로서 접촉식 4-단자법도 박막선재 표면을 누르는 압력에 의한 손상을 완전히 제거할 수 없고, 접촉저항의 증가로 인한 데이터 신뢰성이 떨어지는 단점을 피하기란 매우 어렵다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 릴을 통한 장선의 고온 초전도 박막 선재들을 이송하여 비접촉식으로 박막선재의 어떠한 손상도 없이 선재길이 방향으로 세밀하게 실시간 측정이 가능하고, 신뢰성이 뛰어난 데이터를 제공할 수 있는 홀센서 어레이 구조를 이용하여 경제적인 방법으로 임계전류와 선재결함들을 측정할 수 있어 초전도 선재들의 품질검사를 정확하고 신속히 실행할 수 있는 초전도 선재 특성 측정장치의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위해 본 발명은, 액체질소가 부분적으로 채워진 하우징과; 상기 하우징 내부 상측에 각각 형성되며, 특성 측정을 위한 초전도 선재를 공급하는 공급릴과, 특성 측정된 초전도 선재를 수거하는 수거릴로 이루어진 선재이송부와; 상기 액체질소 내부에 형성되며, 상기 공급릴로부터 이송된 초전도 선재의 표면에 수직한 자기장을 일정 크기로 유도되도록 하여 초전도 선재의 특성을 측정하는 특성측정부와; 상기 하우징 외부에 형성되며, 상기 선재이송부의 회전속도를 제어하고, 상기 특성측정부의 자기장의 크기를 제어하며, 측정된 초전도 선재의 특성을 표시하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 하우징은, 투명 또는 반투명의 재질로 형성되며, 하측에는 액체질소를 채우기 위한 탱크가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 선재이송부는, 상기 공급릴에 인접하여 상기 초전도 선재의 이송 경로 상에 엔코더롤러가 더 형성되어 이송되는 초전도 선재의 길이를 측정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상기 선재이송부는, 상기 액체질소 내부에 형성되며, 상기 특성측정부에 상기 초전도 선재가 안정적으로 공급되도록, 상기 특성측정부에 특성 측정을 위한 초전도 선재가 공급되는 경로 상에 1차가이드롤러가 더 형성되는 것이 바람직하며, 여기에서, 상기 액체질소 내부에 형성되며, 상기 특성측정부에서 상기 초전도 선재가 안정적으로 수거되도록 상기 특성측정부에서 특성 측정된 초전도 선재가 이송되는 경로 상에 2차가이드롤러가 더 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 선재이송부는, 상기 1차가이드롤러 및 2차가이드롤러 사이에 상기 특성측정부 양측에 각각 형성되고, 상측에는 상기 초전도 선재의 폭에 대응되는 가이드홈이 형성되어, 상기 특성측정부에의 상기 초전도 선재의 안정적인 공급 및 수거가 이루어지도록 가이드로드가 더 형성된 것이 바람직하며, 여기에서, 상기 가이드홈은, 초전도 선재의 폭에 따라 사용할 수 있도록 5mm폭 및 10mm폭이 겹쳐서 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 특성측정부는, 상기 초전도 선재에 자기장을 유도하는 자기장 유도용 영구자석과; 상기 자기장 유도용 영구자석에 대응되는 위치에 상기 초전도 선재를 사이에 두고 형성되며, 상기 초전도 선재 표면이 스쳐지나가도록 형성된 자기장 측정용 홀센서 어레이;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 특성측정부는, 마이크로미터가 고정되어 형성된 상판과; 상기 상 판 하측에 형성되어, 중심부에는 하측으로 노출되도록 자기장 유도용 영구자석이 형성되며, 상기 마이크로미터의 제어에 의해 상하이동되는 중판과; 탄성스프링을 통해 상기 중판 하측에 결합되고, 상기 가이드홈에 연속되는 수용홈이 형성되며, 상기 영구자석에 대응되는 위치에 상기 수용홈에 함몰되어 자기장 측정용 홀센서 어레이가 고정형성된 하판;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 필요에 따라 상기 자기장 유도용 영구자석과 홀센서 어레이의 위치를 변경하여 사용도 가능하며, 상기 상판, 중판 및 하판은, 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 특성측정부는, 초전도 선재의 냉각이 완전히 이루어진 상태에서 특성측정이 되도록 상기 1차가이드롤러 측보다 상기 2차가이드롤러 측으로 치 우치게 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 고온 초전도 선재들의 국부적인 위치들에 임계전류와 선재결함 부분들을 동시에 측정할 수 있는 것으로, 릴을 통한 장선의 고온 초전도 박막 선재들을 이송하여 비접촉식으로 박막선재의 어떠한 손상도 없이 선재길이 방향으로 세밀하게 실시간 측정이 가능하고, 신뢰성이 뛰어난 데이터를 제공할 수 있는 홀센서 어레이 구조를 이용하여 경제적인 방법으로 임계전류와 선재결함들을 측정할 수 있어 초전도 선재들의 품질검사를 정확하고 신속히 실행할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 초전도 선재 특히, 고온 초전도 선재 그 중에서 고온 초전도 박막 선재(이하에서는 '초전도 선재'라 한다)에 유용하게 사용될 수 있으며, 상기 초전도 선재의 임계전류와 선재결함들을 측정할 수 있는 장치를 제공한다. 이 장치는 기존의 접촉 및 솔더링(soldering)식 4-단자법에 의한 임계전류 측정 장치개념과 완전히 다른 방법으로서, 선재들에 어떠한 손상을 입히지 않는 비접촉식 홀센서 어레이(Hall sensor array) 구조를 이용하여, 초전도 선재들의 임계전류와 결함부분들을 동시에 실시간으로 측정할 수 있는 장치를 구현함으로서, 수백 미터 혹은 km 길이의 초전도 선재들의 품질검사를 정확하고 신속하게 실행할 수 있는 장치를 구성한다.

본 발명은 크게 하우징, 선재이송부, 특성측정부 및 제어부로 구성된다.

상기 하우징은 내부에 부분적으로 액체질소가 채워져 초전도 선재가 상기 액체질소를 통해 냉각되어 제공되도록 하며, 초전도 선재는 상기 특성측정부에 흔들림없이 안정적으로 제공되도록 공급릴 및 수거릴에 의해 릴-투-릴(reel-to-reel) 방식으로 이동되도록 하고, 상기 특성측정부는 상기 초전도 선재 표면에 수직으로 자기장이 유도되도록 상기 초전도 선재 상측 또는 하측에 형성된 자기장 유도용 영구자석과 상기 초전도 선재에 유도된 자기장을 측정하는 홀센서 어레이(Hall sensor array) 등을 포함하여 형성된다.

그리고, 상기 제어부는 상기 하우징 외부에 형성되고, 상기 선재이송부의 회전속도 및 상기 특성측정부의 자기장 크기를 제어하는 것으로, 홀센서 어레이의 인가전류, 홀센서 어레이 데이터 측정 및 처리, 초전도 선재의 이송 인장강도 및 이송속도, 그리고 초전도 선재의 이송된 길이 등을 측정할 수 있도록 함과 동시에 초 전도 선재의 특성 즉, 임계 전류(Ic) 등이 표시되도록 한다.

또한, 상기 초전도 선재를 이송시키는 선재이송부에 있어서, 상기 이송되는 초전도 선재의 시작 단계의 릴(reel)인 공급릴에 인접하여 이송되는 초전도 선재의 길이를 측정할 수 있는 엔코더롤러가 형성되는 것이 바람직하며, 이송되는 초전도 선재들이 일직선의 수평상태를 유지하며 왼쪽에서 오른쪽으로 이송이 시작 되도록 1차가이드롤러 및 직선 방향으로 홈이 파진 가이드로드(road)들 그리고 직선 방향 이송이 마무리되고 이송되는 선재를 끝단계의 릴(reel)인 수거릴로 유도하는 2차가이드롤러 등으로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 특성측정부는, 홀센서 어레이(Hall sensor array) 및 영구자석을 포함하여 구성되어, 이송되는 초전도 선재의 표면자기장 분포를 측정할 수 있도록 하고, 자기장 세기를 조절할 수 있도록 한다.

이에 의해, 본 발명은 초전도 선재의 표면 자기장 변화를 실시간 연속적으로 측정함으로서, 초전도 선재의 국부적인 위치들에 임계전류와 결함부분들을 동시에 측정할 수 있는 장치에 관한 것으로, 장선의 초전도 선재의 정확하고 신속하게 품질검사를 실행할 수 있도록 한 것이다.

그리고, 본 발명은 km급 장선의 초전도 선재에 어떠한 손상 없이 완전 비접촉식 방법으로 임계전류와 결함 부분을 동시에 실시간 길이 방향으로 평가할 수 있기 때문에 장선의 초전도 선재를 정확하고 신속하게 품질검사를 실행할 수 있는 장치이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예로, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치의 주요부에 대한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치의 가이드로드에 대한 상세도((a)상면도, (b)정면도, (c)측면도)이고, 도 3은 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치의 특성측정부에 대한 상세도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치는 크게 하우징(100), 릴-투-릴 방식으로 작동되는 선재이송부(200), 홀센서 어레이(320)를 이용한 특성측정부(300) 및 제어부(400)로 구성된다.

먼저, 상기 하우징(100)은 상기 제어부(400)를 제외한 장치의 거의 모든 부분을 외부 공기와 직접적으로 어느 정도 차단하기 위하여 투명 도는 반투명한 아크릴 재료를 이용하여 형성된다. 상기 하우징(100) 내부에 부분적으로 액체질소를 채우기 위해 하측에 탱크(110)가 형성되도록 하며, 하우징(100) 내부에는 초전도 선재(10)의 이송이 원활하고 안정적으로 이루어지도록 하는 릴(reel)을 구동할 수 있는 모터들이 장착되어 있다.

그리고, 상기 선재이송부(200)는 상기 특성측정부(300)에 흔들림없이 안정적이고 원활이 장선의 초전도 선재(10)를 공급하도록 하는 것으로, 녹슬지 않고 가벼운 알루미늄 재료로 사용하여 형성된다. 상기 선재이송부(200)는 상기 하우징(100) 내부에 각각 형성되며, 특성 측정을 위한 초전도 선재(10)를 공급하는 공급릴(210)과, 특성 측정된 초전도 선재(10)를 수거하는 수거릴(220)로 크게 구성된다.

또한, 상기 초전도 선재(10)가 감겨진 시작단계의 릴인 공급릴(210)에 인접 하여 상기 초전도 선재(10)의 이송 경로 상에 엔코더롤러(230)가 더 형성되도록 하여, 엔코더롤러(230)의 회전에 따라 초전도 선재(10)의 이송 길이가 측정되어, 상기 제어부(400)에 저장되도록 한다.

상기 이송되는 초전도 선재(10)는 엔코더롤러(230)를 지나 액체질소 탱크(110)안으로 이송되어 1차가이드롤러(240)를 거쳐 특성측정부(300)에 제공되며, 특성 측정이 완료된 초전도 선재(10)는 다시 2차가이드롤러(250)를 거쳐 수거릴(220)에 의해 수거되게 된다.

또한, 상기 선재이송부(200)는 상기 1차가이드롤러(240) 및 2차가이드롤러(250) 사이에 상기 특성측정부(300) 양측에 각각 형성되고, 상측에는 상기 초전도 선재(10)의 폭에 대응되는 가이드홈(261)이 형성되어, 상기 특성측정부(300)에의 상기 초전도 선재(10)의 좌우, 상하 흔들림 없는 안정적인 공급 및 수거를 위한 가이드로드(260)가 더 형성되는 것이 바람직하다.

상기 가이드로드(260)의 상측에 길이 방향 중앙으로 형성된 가이드홈(261)은 이송되는 초전도 선재(10)의 폭에 대응되어 형성되는 것이 바람직하며, 특히 상기 가이드홈(261)은 특성을 측정하고자 하는 초전도 선재(10)의 너비에 따라 각각 사용할 수 있도록 5mm폭과 10mm 폭이 겹쳐서 파져 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가이드로드(260)는 상기 가이드로드(260)를 고정시키기 위한 나사머리가 내부로 들어갈 수 있는 스크루홈(262)이 형성되어 있다.

즉, 상기 선재이송부(200)는 상기 1차가이드롤러(240)를 지나 상기 가이드로드(260)의 가이드홈(261)에 초전도 선재(10)가 공급되어 이송되어 상기 특성측정 부(300)에 공급되며, 특성 측정이 실시간으로 측정되면서 완료되어 이송되면 2차가이드롤러(250)를 거쳐 상기 수거릴(220)에 안정적으로 수거되도록 하는 것이다.

그리고, 상기 특성측정부(300)는, 상기 액체질소 내부에 형성되며, 상기 공급릴(210)로부터 이송된 초전도 선재(10)의 표면에 수직한 자기장을 일정 크기로 유도되도록 하여 초전도 선재(10)의 특성을 측정하는 것으로, 상기 초전도 선재(10)에 자기장을 유도하는 자기장 유도용 영구자석(310)과, 상기 자기장 유도용 영구자석(310)에 대응되는 위치에 상기 초전도 선재(10)를 사이에 두고 형성되며, 상기 초전도 선재(10) 표면이 스쳐지나 가도록 형성된 자기장 측정용 홀센서 어레이(320)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 초전도 선재(10)의 상측 또는 하측에 선재의 표면에 수직으로 자기장을 유도하기 위한 자기장 유도용 영구자석(310)이 형성되며, 상기 자기장 유도용 영구자석(310)과 초전도 선재(10)를 사이에 두고 형성되어 상기 초전도 선재(10)의 유도된 표면 자기장을 측정하는 홀센서 어레이(320)로 구성된 것으로, 초전도 선재(10)를 사이에 두고 영구자석(310) 및 홀센서 어레이(320)가 상하측에 각각 형성된 것이며, 그 상하 위치는 필요에 따라 변경이 가능하다.

여기에서, 상기 영구자석(310)은 이송되는 초전도 선재(10) 표면에 200 ~ 300G 정도의 수직 자기장을 유도하는 4000G 세기를 가지는 영구자석(310)으로 구성하고, 선재표면에서 유도된 자기장의 변화를 측정할 수 있는 홀센서 어레이는 이송되는 초전도 선재(10)의 너비(폭)에 따라, 즉 4mm 폭의 선재의 경우 7-홀센서 어레이를, 6mm 폭의 선재의 경우 10-홀센서 어레이를, 그리고 10mm 폭의 선재인 경우 15-홀센서 어레이 등을 사용한다.

또한, 상기 특성측정부(300)는 크게 고정된 상판(330), 자유로이 상하 이동이 가능한 중판(340), 그리고 고정된 하판(350) 등의 3개의 알루미늄 재질 판으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 상판(330)은 고정되어 있고, 두 개의 마이크로미터(331)가 부착되어 있으며, 중판(340)은 상기 마이크로미터(331)의 제어에 의해 상하 이동이 가능하며, 상기 자기장 유도용 영구자석(310)이 하측으로 노출되도록 고정된 판으로, 네 모서리 부분이 가이드 역할을 하는 로드(351a)로 고정된 하판(350)과 연결되어 있으며, 상기 고정된 하판(350)과 중판(340) 사이의 로드(351a) 사이에 탄성스프링(351)이 구성된다.

이에 의해 고정된 상판(330)의 마이크로미터(331)는 중판(340)을 아래로 밀어주고, 고정된 하판(350)과 스프링 사이의 밀치는 힘은 중판(340)을 위로 밀어주기 때문에, 중판(340)은 상하 균형을 유지하게 된다. 이때 고정된 상판(330)의 마이크로미터(331)의 노드(nod)를 감았다 풀었다 하면서, 중판(340)을 원하는 위치로 상하 이동을 시킬 수 있도록 하는 것이다.

한편, 고정된 하판(350)은 이송되는 선재의 표면 자기장을 측정할 수 있는 홀센서 어레이(320)가 부착되어 있으며, 이송되는 초전도 선재(10) 표면 방향이 홀센서 어레이(320) 면에 스치도록 이송되도록 하고, 상기 가이드홈(261)에 연속되어 형성된 수용홈(352)을 통해 초전도 선재(10)가 이송되도록 구성된다.

이때 중판(340)의 영구자석(310)의 위치는 하판(350)에 설치되어 있는 홀센 서 어레이(320) 바로 위에 위치하도록 구성하며, 앞서 설명한 것처럼 고정된 상판(330)의 마이크로미터(331)의 노드(nod)를 감았다 풀었다 하면서, 중판(340)의 상하 위치를 영구자석(310)의 유도 자기장이 하판(350)에 이송되는 선재 표면에 200~300G 정도 세기가 형성되도록 특성평가 하려는 선재들의 조건에 따라 최적의 위치로 설정되도록 구성된다. 또한, 필요에 따라 상기 자기장 유도용 영구자석(310)과 홀센서 어레이(320)의 위치를 변경하여 사용도 가능하다.

여기에서, 상기 특성측정부(300)는 상기 하우징(100) 내의 중앙에 위치하는 것이 아니라, 1차가이드롤러(240)와 2차가이드롤러(250) 사이에서 2/3 지점으로 2차가이드롤러(250)에 근접하여 위치하도록 구성되는 것이 바람직하며, 이는 공급릴(210)에서 이송되는 초전도 선재(10)가 액체질소 용기 내에 잠입하여 충분한 냉각 시간을 갖도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 제어부(400)는 상기 하우징(100) 외부에 형성되고, 상기 선재이송부(200)의 회전속도 및 상기 특성측정부(300)의 자기장 크기를 제어하는 것으로, 홀센서 어레이(320)의 인가전류, 홀센서 어레이(320) 데이터 측정 및 처리, 초전도 선재(10)의 이송 인장강도 및 이송속도, 그리고 초전도 선재(10)의 이송된 길이 등을 측정할 수 있도록 함과 동시에 초전도 선재(10)의 특성 즉, 임계 전류(Ic) 등이 표시되도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치를 이용하여 이송되는 선재의 표면자기장을 7-홀센서 어레이를 이용하여 측정하였을 때, 각각의 센 서(sensor)들의 측정값이 이송되는 선재 너비(폭)의 위치에 따른 자기장의 분포 그래프를 나타내는데, 중앙의 4번 센서 값과 양끝의 1번 혹은 7번 센서 값들과의 절대값 차이를 얻을 수 있는데, 이는 선재의 특성에 비례하는 물리량으로 임계전류 값을 정확히 측정하여 알고 있는 표준시료의 데이터들과 비교분석하여, 간접적으로 이송되는 선재의 길이방향으로 실시간 임계전류(Ic) 값을 예측하여, 제어부의 모니터에 측정 데이터가 표시되게 된다.

도 1 - 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치의 주요부에 대한 정면도.

도 2 - 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치의 가이드로드에 대한 상세도((a)상면도, (b)정면도, (c)측면도).

도 3 - 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치의 특성측정부에 대한 상세도.

도 4 - 본 발명에 따른 초전도 선재 특성 측정장치를 이용하여 이송되는 선재의 표면 자기장을 7-홀센서 어레이를 이용하여 측정하였을 때, 각각의 센서들의 측정값이 이송되는 선재 너비(폭)의 위치에 따른 자기장의 분포를 나타낸 도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 초전도 선재 100 : 하우징

110 : 탱크 200 : 선재이송부

210 : 공급릴 220 : 수거릴

230 : 엔코더롤러 240 : 1차가이드롤러

250 : 2차가이드롤러 260 : 가이드로드

261 : 가이드홈 300 : 특성측정부

310 : 영구자석 320 : 홀센서 어레이

330 : 상판 331 : 마이크로미터

340 : 중판 350 : 하판

351 : 탄성스프링 352 : 수용홈

400 : 제어부

Claims

액체질소가 부분적으로 채워진 하우징(100)과;

상기 하우징(100) 내부 상측에 각각 형성되며, 특성 측정을 위한 초전도 선재(10)를 공급하는 공급릴(210)과, 특성 측정된 초전도 선재(10)를 수거하는 수거릴(220)로 이루어진 선재이송부(200)와;

상기 액체질소 내부에 형성되며, 상기 공급릴(210)로부터 이송된 초전도 선재(10)의 표면에 수직한 자기장을 일정 크기로 유도되도록 하여 홀센서 어레이(320)를 통해 초전도 선재(10)의 특성을 측정하는 특성측정부(300)와;

상기 하우징(100) 외부에 형성되며, 상기 선재이송부(200)의 회전속도를 제어하고, 상기 특성측정부(300)의 자기장의 크기를 제어하며, 측정된 초전도 선재(10)의 특성을 표시하는 제어부(400);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 하우징(100)은,

투명 또는 반투명의 재질로 형성되며, 하측에는 액체질소를 채우기 위한 탱크(110)가 형성된 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 선재이송부(200)는,

상기 공급릴(210)에 인접하여 상기 초전도 선재(10)의 이송 경로 상에 엔코 더롤러(230)가 더 형성되어 이송되는 초전도 선재(10)의 길이를 측정하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 선재이송부(200)는,

상기 액체질소 내부에 형성되며, 상기 특성측정부(300)에 상기 초전도 선재(10)가 안정적으로 공급되도록, 상기 특성측정부(300)에 특성 측정을 위한 초전도 선재(10)가 공급되는 경로 상에 1차가이드롤러(240)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 4항에 있어서, 상기 선재이송부(200)는,

상기 액체질소 내부에 형성되며, 상기 특성측정부(300)에서 상기 초전도 선재(10)가 안정적으로 수거되도록 상기 특성측정부(300)에서 특성 측정된 초전도 선재(10)가 이송되는 경로 상에 2차가이드롤러(250)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 5항에 있어서, 상기 선재이송부(200)는,

상기 1차가이드롤러(240) 및 2차가이드롤러(250) 사이에 상기 특성측정부(300) 양측에 각각 형성되고, 상측에는 상기 초전도 선재(10)의 폭에 대응되는 가이드홈(261)이 형성되어, 상기 특성측정부(300)에의 상기 초전도 선재(10)의 안정적인 공급 및 수거가 이루어지도록 가이드로드(260)가 더 형성된 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 6항에 있어서, 상기 가이드홈(261)은,

5mm폭 및 10mm폭이 겹쳐서 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 특성측정부(300)는,

상기 초전도 선재(10)에 자기장을 유도하는 자기장 유도용 영구자석(310)과;

상기 자기장 유도용 영구자석(310)에 대응되는 위치에 상기 초전도 선재(10)를 사이에 두고 형성되며, 상기 초전도 선재(10) 표면이 스쳐지나 가도록 형성된 자기장 측정용 홀센서 어레이(320);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 8항에 있어서, 상기 특성측정부(300)는,

마이크로미터(331)가 고정되어 형성된 상판(330)과;

상기 상판(330) 하측에 형성되어, 중심부에는 하측으로 노출되도록 자기장 유도용 영구자석(310)이 형성되며, 상기 마이크로미터(331)의 제어에 의해 상하이동되는 중판(340)과;

탄성스프링(351)을 통해 상기 중판(340) 하측에 결합되고, 상기 가이드홈(261)에 연속되는 수용홈(352)이 형성되며, 상기 영구자석(310)에 대응되는 위치 에 상기 수용홈(352)에 함몰되어 자기장 측정용 홀센서 어레이(320)가 고정형성된 하판(350);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 8항에 있어서, 상기 특성측정부(300)는,

마이크로미터(331)가 고정되어 형성된 상판(330)과;

상기 상판(330) 하측에 형성되어, 중심부에는 하측으로 노출되도록 자기장 측정용 홀센서 어레이(320)가 형성되며, 상기 마이크로미터(331)의 제어에 의해 상하이동되는 중판(340)과;

탄성스프링(351)을 통해 상기 중판(340) 하측에 결합되고, 상기 가이드홈(261)에 연속되는 수용홈(352)이 형성되며, 상기 홀센서 어레이(320)에 대응되는 위치에 상기 수용홈(352)에 함몰되어 자기장 유도용 영구자석(310)이 고정형성된 하판(350);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 상판(330), 중판(340) 및 하판(350)은,

알루미늄 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.
제 1항 내지 제 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 특성측정부(300)는,

초전도 선재(10)의 냉각이 완전히 이루어진 상태에서 특성측정이 되도록 상기 1차가이드롤러(240) 측보다 상기 2차가이드롤러(250) 측으로 치우치게 형성되는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 특성 측정장치.