KR20150086449A - Superconducting Wires With Outer Coating Structures - Google Patents

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KR20150086449A
KR20150086449A KR1020150094848A KR20150094848A KR20150086449A KR 20150086449 A KR20150086449 A KR 20150086449A KR 1020150094848 A KR1020150094848 A KR 1020150094848A KR 20150094848 A KR20150094848 A KR 20150094848A KR 20150086449 A KR20150086449 A KR 20150086449A
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조영식
고락길
김석환
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한국전기연구원
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Abstract

The present invention provides a superconducting wire having efficiency in preventing stripping and performing protection against overcurrent. The superconducting wire comprises: a superconducting wire core having a buffering layer, a superconducting layer, and a capping layer; a first conductive metal outer cover enclosing an outer periphery of the superconducting wire core; and a first insulating outer cover deposited on the conductive metal outer cover. The superconducting wire has an improved superconducting performance when the superconducting wire is operated. Also, various superconducting wire assemblies including a superconducting wire structure may be provided.

Description

초전도 선재의 외곽 피복 구조 {Superconducting Wires With Outer Coating Structures}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to superconducting wire,

본 발명은 초전도 선재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박리 방지 및 과전류 보호 기능을 갖는 초전도 선재에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting wire, and more particularly, to a superconducting wire having a function of preventing peeling and protecting an overcurrent.

초전도 선재는 초전도층 등의 세라믹스 물질 및 금속층의 다층 박막 구조를 갖는다. The superconducting wire has a multilayer thin film structure of a ceramic material such as a superconducting layer and a metal layer.

도 1은 종래의 초전도 선재를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 초전도 선재는 Ni 또는 Ni 합금 기판(12)상에 완충층(14), 초전도층(16) 및 안정화층(18)이 순차 형성되고, 강성을 부여하기 위하여 그 상부 및/또는 하부에 스테인레스 등의 금속 기판(20A, 20B)이 라미네이션되어 있다. 라미네이션된 기판은 솔더(30)에 의해 결합된다. Fig. 1 is a view showing an example of a conventional superconducting wire. 1, a superconducting wire is formed by successively forming a buffer layer 14, a superconducting layer 16, and a stabilizing layer 18 on a Ni or Ni alloy substrate 12, And metal substrates 20A and 20B such as stainless steel are laminated on the bottom. The laminated substrate is bonded by solder 30. [

이와 같이 제조된 초전도 선재는 코일 권선에 의해 복층 구조로 적층되는데, 선재를 절연 테이프를 감아 층간을 절연한 후, 수지 함침하여 제조된다.The superconducting wire thus manufactured is laminated in a multilayer structure by coil winding. The wire is wound by inserting an insulating tape to insulate the interlayer, and then impregnated with resin.

그러나, 수지 함침된 초전도 선재는 임계 온도 이하로 냉각할 때의 열응력이나 전자기력(로렌쯔 힘 등)에 의해 박리 현상이 발생하여 초전도 선재가 설계 성능을 나타내지 못하는 일이 빈번히 발생한다. 이 때, 박리 현상은 수지 함침에 의해 라미네이션 기판간에 상대적으로 높은 결합력이 제공되는 반면, 초전도 선재 내부의 각층은 약한 결합을 가지게 되어 초전도 선재 내부에서 박리가 발생하는 것으로 이해된다.However, the resin-impregnated superconducting wire often peels due to thermal stress or electromagnetic force (Laurentz force or the like) when it is cooled to a critical temperature or lower, and thus the superconducting wire often fails to exhibit its design performance. At this time, it is understood that the peeling phenomenon is provided by the resin impregnation to provide a relatively high bonding force between the lamination substrates, while each layer inside the superconducting wire has weak bonding, resulting in peeling in the superconducting wire.

한편, 초전도 선재를 사용한 코일 등의 제품의 신뢰도 향상을 위해서는 선재 사이에 절연층을 사용하지 않는 것이 좋으나, 이 경우에는 높은 자장 응용 등에서 초전도 선재의 성능을 향상시키기가 어렵다는 문제점이 있다. On the other hand, to improve the reliability of products such as coils using superconducting wires, it is preferable not to use an insulating layer between the wires. In this case, however, it is difficult to improve the performance of the superconducting wires in high magnetic field applications.

따라서, 초전도 선재의 적층시 박리 현상을 방지하고, 초전도 선재의 성능을 극대화할 수 있는 새로운 초전도 선재 구조에 대한 요구가 있다.Therefore, there is a need for a new superconducting wire structure capable of preventing the peeling phenomenon when superconducting wire is laminated and maximizing the performance of the superconducting wire.

일본특허공개 제2011-35216호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-35216 일본특허공개 제2013-55265호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-55265 일본특허공개 제2012-64495호Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-64495

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 초전도 선재 운전시 박리 현상을 방지할 수 있는 신규한 초전도 선재 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a novel superconducting wire structure capable of preventing a peeling phenomenon in operation of a superconducting wire.

또한, 본 발명은 운전 시 향상된 초전도 성능을 나타내는 초전도 선재 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a superconducting wire structure exhibiting improved superconducting performance during operation.

또한 본 발명은 전술한 초전도 선재 구조를 포함하는 다양한 초전도 선재 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide various superconducting wire assemblies including the superconducting wire structure described above.

또한 본 발명은 전술한 초전도 선재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing the superconducting wire described above.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 완충층, 초전도층 및 캡핑층을 구비하는 초전도 선재 코어; 상기 초전도 선재 코어의 외주를 감싸는 제1 도전성 금속 외피; 및 상기 도전성 금속 외피상에 증착되는 제1 절연 외피를 포함하는 초전도 선재를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a superconducting wire core comprising a buffer layer, a superconducting layer and a capping layer. A first conductive metal sheath surrounding an outer periphery of the superconducting wire core; And a first insulating sheath deposited on the conductive metal sheath.

또한 본 발명은 상기 제1 절연 외피 상에 제2 도전성 금속 외피를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재를 제공한다. 또한, 상기 제2 도전성 금속 외피 상에는 제2 절연 외피가 더 포함될 수 있다.The present invention further provides a superconducting wire comprising a second conductive metal sheath on the first insulating sheath. In addition, a second insulating sheath may be further included on the second conductive metal sheath.

본 발명에서 상기 제1 및 제2 절연 외피는 금속 산화물인 것이 바람직하다. In the present invention, the first and second insulating sheaths are preferably metal oxides.

또한, 상기 제1 및 제2 도전성 금속 외피는 알루미늄 또는 구리인 것이 바람직하다.The first and second conductive metal sheaths are preferably aluminum or copper.

또한, 본 발명에서 상기 제1 또는 제2 절연 외피는 층상 구조를 가질 수 있다. Also, in the present invention, the first or second insulating sheath may have a layered structure.

또한 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 완충층, 초전도층 및 캡핑층을 구비하는 초전도 선재 코어와 상기 초전도 코어의 외주를 감싸는 제1 도전성 금속 외피를 포함하는, 최소한 둘 이상의 초전도 선재의 적층 구조체; 및 상기 적층 구조체의 외주면에증착된 절연 외피를 포함하는 초전도 선재 어셈블리를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a superconducting tape, comprising: a superconducting tape core including a buffer layer, a superconducting layer and a capping layer, and a first conductive metal sheath surrounding the outer circumference of the superconducting core, Structure; And an insulating sheath deposited on an outer circumferential surface of the laminated structure.

또한 본 발명은 완충층, 초전도층 및 캡핑층을 구비하는 초전도 선재 코어, 상기 초전도 선재 코어의 외주를 감싸는 제1 도전성 금속 외피 및 상기 도전성 금속 외피상에 증착되는 제1 절연 외피를 포함하는, 최소한 둘 이상의 초전도 선재의 적층 구조체; 상기 적층 구조체 외주면을 감싸는 제2 도전성 금속 외피; 및 상기 제2 도전성 금속 외피상에 증착된 제2 절연 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 초전도 선재 어셈블리를 제공한다.The present invention also provides a superconducting tape, comprising: a superconducting tape core having a buffer layer, a superconducting layer and a capping layer; a first conductive metal sheath surrounding the outer periphery of the superconducting tape core and a first insulating sheath deposited on the conductive metal sheath; A laminated structure of superconducting wires; A second conductive metal sheath surrounding the outer periphery of the laminated structure; And a second insulation sheath deposited on the second conductive metal sheath.

또한 상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 완충층, 초전도층 및 캡핑층을 구비하는 초전도 선재 코어를 제공하는 단계; 상기 초전도 선재 코어의 외주에 도전성 금속 외피를 형성하는 단계; 및 상기 도전성 금속 외피상에 증착되는 절연 외피를 증착하는 단계를 포함하는 초전도 선재의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a superconducting wire core including a buffer layer, a superconducting layer, and a capping layer. Forming a conductive metal sheath on an outer periphery of the superconducting wire core; And depositing an insulating sheath deposited on the conductive metal sheath. The present invention also provides a method of manufacturing a superconducting wire.

본 발명에서 상기 증착 단계는 진공증착법 또는 용액 증착법에 의해 수행될 수 있다.In the present invention, the deposition step may be performed by a vacuum deposition method or a solution deposition method.

본 발명에서 상기 증착 단계는, (a) 금속 전구체 및 용매를 포함하는 금속 전구체 용액을 제공하는 단계; (b) 상기 도전성 금속 외피가 형성된 초전도 선재 코어를 상기 금속 전구체 용액에 딥 코팅하여 상기 금속 외피 표면에 코팅층을 형성하는 단계; 및 (c) 코팅층을열분해하여 금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 나아가, 본 발명에서 상기 단계 (b) 내지 단계 (c)를 반복 수행될 수 있다. In the present invention, the deposition step comprises the steps of: (a) providing a metal precursor solution comprising a metal precursor and a solvent; (b) forming a coating layer on the surface of the metal shell by dip coating the superconducting wire core formed with the metal shell on the metal precursor solution; And (c) thermally decomposing the coating layer to form a metal oxide layer. Further, the steps (b) to (c) may be repeated in the present invention.

본 발명에 따르면, 초전도 선재의 운전시 박리 현상을 방지하고 초전도 선재의 성능을 향상시킬 수 있는 신규한 초전도 선재 구조를 제공할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면, 신규한 선재 구조의 구현에 적합한 초전도 선재 제조 방법을 제공한다. According to the present invention, it is possible to provide a novel superconducting wire structure capable of preventing peeling of the superconducting wire during operation and improving the performance of the superconducting wire. Further, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a superconducting wire suitable for realizing a novel wire structure.

도 1은 종래의 초전도 선재의 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도 선재의 코어에 대한 단면 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도 선재의 단면 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 선재의 단면 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 초전도체 선재의 적층예를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 변형예로써 초전도 선재 어셈블리의 구조를 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 선재 어셈블리(200B)의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 선재 어셈블리(200B)의 구조를 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 연속 증착 공정에 적용 가능한 용액 증착 장치를 예시한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a structure of a conventional superconducting wire. FIG.
2 is a view for explaining a cross-sectional structure of a core of a superconducting wire according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a superconducting wire according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a superconducting wire according to another embodiment of the present invention.
5 is a view showing an example of superposition of the superconducting wire according to the present invention.
6 is a view illustrating a structure of a superconducting wire rod assembly according to a modification of the present invention.
7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a superconducting wire rod assembly 200B according to another embodiment of the present invention.
8 is a view showing a structure of a superconducting wire rod assembly 200B according to another embodiment of the present invention.
9 is a view illustrating a solution deposition apparatus applicable to the continuous deposition process of the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도 선재의 코어 구조를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a core structure of a superconducting wire according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 초전도 코어(110)는 기판(112), 완충층(114), 초전도층(116) 및 캡핑층(118)을 포함한다. Referring to FIG. 2, the superconducting core 110 includes a substrate 112, a buffer layer 114, a superconducting layer 116, and a capping layer 118.

본 발명에서 상기 코어(110)를 구성하는 상기 기판(112), 완충층(114), 초전도층(116) 및 캡핑층(118)의 구조 및 제조 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명한 전형적인 방식으로 제조될 수 있다. The structure and manufacturing method of the substrate 112, the buffer layer 114, the superconducting layer 116, and the capping layer 118 constituting the core 110 according to the present invention are not limited to the structures Can be prepared in a typical manner.

본 발명에서 상기 기판(112)은 금속 기판 또는 세라믹 기판 등 통상의 초전도 선재 제조용 기판이 사용될 수 있다. 바람직하게는 상기 기판은 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 금속 기판이다. 본 발명에서 기판의 재질 및 두께는 초전도 제품의 용도에 따라 변화할 수 있으며, 그 표면이 적절히 처리되거나 2축 배향된 것일 수 있다. In the present invention, the substrate 112 may be a substrate for manufacturing a conventional superconducting wire such as a metal substrate or a ceramic substrate. Preferably, the substrate is a metal substrate comprising nickel or a nickel alloy. In the present invention, the material and thickness of the substrate may vary depending on the use of the superconducting article, and the surface thereof may be suitably treated or biaxially oriented.

상기 완충층(114)은 초전도층과의 사이에 개재되어 후속되는 초전도층(116)이 초전도 특성을 나타내기 위한 결정학적 배향을 제공하면서 동시에 금속기판(112)로부터 공정 중 발생하는 금속물진의 확산을 방지하기 위한 층으로 작용한다. 상기 완층층(114)은 ZrO2, CeO2, YSZ, Y2O3 및 HfO2로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질로 형성될 수 있다. 상기 완충층(114)은 초전도 제품의 용도 및 제조 방법에 따라 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다. The buffer layer 114 is interposed between the superconducting layer and the subsequent superconducting layer 116 to provide a crystallographic orientation for exhibiting superconducting properties while at the same time providing a diffusion of metallic material generated during the process from the metallic substrate 112 As shown in FIG. The full layer 114 may be formed of at least one material selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , YSZ, Y 2 O 3, and HfO 2 . The buffer layer 114 may be formed as a single layer or a plurality of layers depending on the use and manufacturing method of the superconducting product.

또한, 상기 초전도층(116)은 희토류 원소를 포함하는 초전도 물질로 구성될 수 있다. 예컨대 YBa2Cu3O7으로 대표되는 RE123 초전도 물질이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 상기 초전도층(116)으로는 Bi계의 초전도 물질이 사용되어도 무방하다. Also, the superconducting layer 116 may be formed of a superconducting material including a rare earth element. For example, the RE123 superconducting material, typified by YBa 2 Cu 3 O 7, can be used. As the superconducting layer 116 of the present invention, a Bi-based superconducting material may be used.

상기 캡핑층(118)은 초전도 선재의 전기적 안정화를 위해 제공된다. 상기 캡핑층(118)은 바람직하게는 금, 은, 백금 및 팔라듐을 포함하는 귀금속 그룹에서 선택된 최소한 1종의 물질 또는 그 합금으로 구성될 수 있다. 물론, 본 발명에서는 귀금속 이외에 전기전도성을 갖는 임의의 금속이 사용될 수도 있을 것이다. The capping layer 118 is provided for electrical stabilization of the superconducting wire. The capping layer 118 may be composed of at least one material selected from the group consisting of gold, silver, platinum and palladium, or an alloy thereof. Of course, in the present invention, any metal having electric conductivity other than the noble metal may be used.

상기 캡핑층(118)은 통상의 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition) 또는 스퍼터링과 같은 통상의 기법에 의해 형성될 수 있다. The capping layer 118 may be formed by conventional techniques such as physical vapor deposition (CVD) or sputtering.

도 2에서 상기 캡핑층(118)은 상기 초전도층(116) 상에 존재하는 것으로 도시되었지만, 상기 캡핑층(118)은 초전도층을 포함하는 코어(110) 구조의 측벽으로 연장된 것일 수 있다. Although the capping layer 118 is shown as being on the superconducting layer 116 in FIG. 2, the capping layer 118 may extend to the side wall of the core 110 structure including the superconducting layer.

전술한 본 발명에서, 상기 초전도 코어(110)는 상기 기판(112)을 포함하지 않고, 완충층(112), 초전도층(114) 및 캡핑층(118)으로 구성된 것일 수 있다. 이를 위해 상기 코어(110)의 기판(112)은 적절한 단계에서 제거될 수 있으며, 상기 기판(112)의 제거에는 물리적 또는 화학적 식각법이 적용될 수 있다. The superconducting core 110 may not include the substrate 112 but may be composed of a buffer layer 112, a superconducting layer 114, and a capping layer 118. [ For this, the substrate 112 of the core 110 may be removed at an appropriate stage, and physical or chemical etching may be applied to remove the substrate 112.

본 발명의 명세서에서 초전도 선재는 전술한 초전도 코어(110)와 상기 코어를 감싸는 외피를 포함하는 용어로 사용된다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에서 초전도 선재의 외피는 단일의 도전성 금속 외피로 구성될 수도 있고, 도전성 금속 외피 및 절연 외피가 적층된 것일 수도 있다. 또한 본 명세서에서 초전도 선재 어셈블리란 최소한 둘 이상의 초전도 선재가 적층된 구조물을 지칭한다. In the specification of the present invention, the term " superconducting wire " is used to include the superconducting core 110 and the sheath surrounding the core. As described later, in the present invention, the sheath of the superconducting wire may be composed of a single conductive metal sheath or may be a laminate of a conductive metal sheath and an insulating sheath. In this specification, a superconducting wire assembly refers to a structure in which at least two superconducting wires are stacked.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초전도 선재의 단면 구조를 예시적으로 도시한 도면이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a superconducting wire according to a preferred embodiment of the present invention.

상기 초전도 선재(100A)는 초전도 코어(110) 및 상기 코어(110)를 감싸는 피복 구조물(120, 130)을 포함한다. The superconducting wire 100A includes a superconducting core 110 and coating structures 120 and 130 surrounding the core 110. [

상기 초전도 코어(110)는 도 2를 참조하여 전술한 것과 동일 또는 유사한 코어가 사용될 수 있다. The superconducting core 110 may be a core the same as or similar to that described above with reference to Fig.

본 발명에서 상기 피복 구조물은 도전성 금속 외피(120) 및 절연 외피(130)를 포함한다. In the present invention, the coating structure includes a conductive metal shell 120 and an insulating shell 130.

상기 도전성 금속 외피(120)는 과전류로부터 초전도층을 보호하고, 급냉에 대한 안정성을 부여한다. 또한 상기 도전성 금속 외피(120)는 후술하는 바와 같이 절연 외피(130)의 형성을 위한 공정에 상기 초전도층이 노출되는 것을 방지한다. The conductive metal sheath 120 protects the superconducting layer from overcurrent and imparts stability to quenching. Also, the conductive metal sheath 120 prevents the superconducting layer from being exposed to the process for forming the insulating sheath 130 as described later.

상기 도전성 금속 외피(120)는 상기 초전도 코어(110)의 외주면을 둘러싸도록 형성된다. The conductive metal sheath 120 is formed to surround the outer circumferential surface of the superconducting core 110.

상기 도전성 금속 외피(120)로는 알루미늄 또는 구리(Cu)와 같은 도전성 금속이 사용될 수 있고, 보다 높은 융점을 갖는 구리의 사용이 더욱 바람직하다. As the conductive metal shell 120, a conductive metal such as aluminum or copper (Cu) may be used, and it is more preferable to use copper having a higher melting point.

본 발명에서 상기 도전성 금속 외피(120)는 통상의 전해 도금법에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 도전성 금속이 구리인 경우, 황산구리 수용액 내에서 상기 초전도 선재 코어의 캡핑층(118)과 구리를 전극으로 하여 상기 캡핑층(118) 상에 구리를 도금할 수 있다. 물론, 상기 도전성 금속 외피(120)가 물리적 기상 증착이나 스퍼터링 등에 의해 형성될 수도 있다. In the present invention, the conductive metal shell 120 may be formed by a conventional electrolytic plating method. For example, when the conductive metal is copper, copper may be plated on the capping layer 118 using the capping layer 118 of the superconducting wire core and copper as electrodes in an aqueous copper sulfate solution. Of course, the conductive metal shell 120 may be formed by physical vapor deposition, sputtering or the like.

상기 도전성 금속 외피(120) 상에는 절연 외피(130)가 증착된다. An insulating sheath 130 is deposited on the conductive metal sheath 120.

상기 절연 외피(130)는 내열충격성 및 내화학성을 갖는 세라믹 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 절연 외피(130)는 실리콘, 알루미늄, 지르코늄 및 이트륨으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 금속의 산화물이나 그 고용체를 포함할 수 있다. The insulating sheath 130 is preferably made of a ceramic material having thermal shock resistance and chemical resistance. For example, the insulating sheath 130 may include an oxide of at least one metal selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, and yttrium, or a solid solution thereof.

본 발명에서 상기 절연 외피의 두께는 수십 nm ~수십 um인 것이 바람직하며, 응용 분야에 따라서 구조 및 두께의 선택이 가능하다. In the present invention, the thickness of the insulating sheath is preferably several tens of nanometers to several tens of micrometers, and the structure and thickness of the insulating sheath can be selected depending on the application.

본 발명에서 상기 절연 외피(130)는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 절연 외피(130)의 제조에는 소위 용액 증착 공정(Solution Deposition)이 적용될 수 있다. 본 발명에 적용 가능한 용액 증착 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.In the present invention, the insulating sheath 130 may be formed in various ways. For example, a so-called solution deposition process may be applied to the fabrication of the insulating sheath 130. The solution deposition process applicable to the present invention will be described in detail as follows.

먼저, 금속 전구체를 용매에 용해하여 용액 증착을 위한 금속 전구체 용액을 제조한다. First, the metal precursor solution is dissolved in a solvent to prepare a metal precursor solution for solution deposition.

이 때, 상기 금속 전구체로는 다양한 물질이 사용될 수 있다. 예컨대, 실리콘 전구체의 경우 트리메톡시실란, 디메톡시디메틸실란, 이소부틸실란, 에틸클로로실란 및 메틸트리클로로실란 등으로 이루어진 실란계 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질이 사용될 수 있다. 알루미늄 전구체의 경우, 알루미늄 아세테이트, 알루미늄아세틸아세토네이트, 알루미늄 에톡사이드, 알루미늄 트리부톡사이드 등으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질이 사용될 수 있다. 또한, 이트륨 전구체의 경우, 이트륨 아세테이트 하이드레이트, 이트륨 아세틸아세토네이트하이드레이트, 이트륨 부톡사이드 등으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질이 사용될 수 있다.At this time, various materials may be used as the metal precursor. For example, in the case of a silicon precursor, at least one material selected from silane-based groups consisting of trimethoxysilane, dimethoxydimethylsilane, isobutylsilane, ethylchlorosilane and methyltrichlorosilane can be used. In the case of an aluminum precursor, at least one material selected from the group consisting of aluminum acetate, aluminum acetylacetonate, aluminum ethoxide, aluminum tributoxide and the like may be used. In addition, in the case of the yttrium precursor, at least one material selected from the group consisting of yttrium acetate hydrate, yttrium acetylacetonate hydrate, yttrium butoxide, and the like can be used.

본 발명에서 상기 전구체 용액의 용매로는 메탄올 등의 알코올류와 디메탄올아민과 같은 아민류가 사용될 수 있다.In the present invention, as the solvent of the precursor solution, alcohols such as methanol and amines such as dimethanolamine may be used.

상기 전구체 용액에서 전구체의 농도는 적절히 조절될 수 있다. 예컨대, 상기 전구체의 농도는 0.01~1.0 M의 범위에서 선택될 수 있는데, 상술한 범위에서 전구체 농도의 증가는 형성된 코팅의 두께를 증가시킬 수 있다. 따라서, 코팅층의 두께와 부착력을 고려하여 적절한 범위의 전구체 농도가 선정될 수 있다. The concentration of the precursor in the precursor solution can be suitably adjusted. For example, the concentration of the precursor may be selected in the range of 0.01 to 1.0 M, and an increase in the precursor concentration in the above range may increase the thickness of the formed coating. Accordingly, an appropriate range of precursor concentrations can be selected in consideration of the thickness and adhesion of the coating layer.

이어서, 전구체 용액에 도전성 금속 외피가 형성된 초전도 코어를 딥 코팅(dip coating)하고, 형성된 코팅층을 건조 및 열분해하여 금속 산화물층을 형성한다. 본 발명에서 건조 및 열분해 온도는 상기 초전도 선재 코어 및 전도성 금속 외피의 손상을 초래하지 않는 범위 예컨대 상온 ~ 500도의 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 또한, 열분해 온도 및 시간은 제조 공정의 소요시간 및 막의 품질(부착력, 크랙 등)을 고려하여 적절히 선택될 수도 있다. 전술한 공정을 통해 형성된 금속 산화물층은유리질 또는 결정질일 수 있다.Subsequently, a superconducting core having a conductive metal shell formed in the precursor solution is dip-coated, and the formed coating layer is dried and pyrolyzed to form a metal oxide layer. In the present invention, the drying and pyrolysis temperature can be suitably selected within a range not causing damage to the superconducting wire core and the conductive metal sheath, for example, within the range of room temperature to 500 degrees. The pyrolysis temperature and time may be appropriately selected in consideration of the time required for the production process and the quality (adhesion, crack, etc.) of the film. The metal oxide layer formed through the above-described process may be glassy or crystalline.

또한 본 발명에서 전술한 용액 증착 공정은 2회 이상 반복될 수 있다. 이를 위해 연속 증착 공정이 적용될 수 있다. The solution deposition process described above in the present invention may be repeated two or more times. For this, a continuous deposition process can be applied.

도 9는 본 발명의 연속 증착 공정에 적용 가능한 용액 증착 장치를 예시한 도면이다.9 is a view illustrating a solution deposition apparatus applicable to the continuous deposition process of the present invention.

도 9를 참조하면, 장치는 피코팅체(10)가 복수의 풀리(20) 및/또는 장력 조절 수단(50)에 의해 전구체 용액이 담긴 용액조(30)를 통과하도록 설계되어 있다. 용액조(30)를 통과하여 금속 전구체가 코팅된 피코팅체(10)는 열분해로(40)로 유입되어 금속 산화물로 변환된다. 또한, 피코팅체(10)는 다시 용액조(30) 및 열분해로(40)를 순환하여 연속적인 금속 산화물층의 코팅이 가능하게 된다.9, the apparatus is designed such that the coating body 10 passes through a solution tank 30 containing a precursor solution by means of a plurality of pulleys 20 and / or a tension adjusting means 50. The coating material 10 having passed through the solution tank 30 and coated with the metal precursor is introduced into the pyrolysis furnace 40 and converted into a metal oxide. In addition, the coating body 10 is circulated through the solution tank 30 and the thermal decomposition furnace 40 so that a continuous metal oxide layer can be coated.

이와 같은 반복적 용액 증착법에 의해 제조된 본 발명의 초전도 선재 외곽의 절연 외피(130)는 코팅 회수에 대응하는 복수의 층으로 이루어진 층상 구조(layered structure)를 가질 수 있다. The insulating sheath 130 outside the superconducting wire of the present invention manufactured by the repetitive solution deposition method may have a layered structure composed of a plurality of layers corresponding to the number of coatings.

다시 도 3을 참조하면, 이상의 과정을 거쳐 초전도체 코어 주위로 전도성 외피 및 절연 외피가 형성된 초전도 선재가 제조된다. 본 발명의 초전도 선재에는 상기 도전성 금속 외피 상에 절연 물질을 증착함으로써 절연 외피가 형성된다. 따라서, 절연 외피와 상기 도전성 금속 외피 사이에 강한 결합력이 제공되지 않게 된다. Referring again to FIG. 3, the superconducting wire having the conductive sheath and the insulating sheath formed around the superconductor core is manufactured through the above process. In the superconducting wire of the present invention, an insulating sheath is formed by depositing an insulating material on the conductive metal sheath. Thus, a strong bonding force is not provided between the insulating sheath and the conductive metal sheath.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 선재 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.FIG. 4 is a view illustrating an exemplary superconducting wire according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도시된 바와 같이, 초전도 선재(100B)는 초전도 선재 코어(110)를 둘러싸는 2 중의 도전성 금속 외피(120, 140) 및 절연 외피(130, 150)를 구비하고 있다. 상기 도전성 금속 외피(120, 140) 및 절연 외피(130, 150)는 교번하여 배치된다.As shown in the figure, the superconducting wire 100B has a double conductive metal sheath 120 and 140 surrounding the superconducting wire core 110 and insulating sheaths 130 and 150. The conductive metal shells 120 and 140 and the insulating shells 130 and 150 are alternately arranged.

이와 같은 구조에서는 권선간 층간 절연이 필요없게 되고 권선작업이 용이해지며, 냉각시 열 응력으로부터 초전도코어의 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.This structure eliminates the need for interlayer insulation between windings, facilitates winding work, and improves the stability of the superconducting core from thermal stress during cooling.

또한, 나아가 본 발명의 초전도 선재는 추가의 도전성 금속 외피 및/또는 절연 외피를 구비할 수도 있을 것이다. 도 4에 따른 본 발명의 초전도 선재(100B)의 도전성 금속 외피 및 절연 외피는 도 3과 관련하여 설명한 것과 동일하거나 유사한 공정을 적용하여 제조할 수 있으므로, 여기서는 설명을 생략한다. Further, the superconducting wire of the present invention may further include an additional conductive metal sheath and / or an insulating sheath. The conductive metal sheath and the insulating sheath of the superconducting wire 100B of the present invention according to FIG. 4 can be manufactured by applying the same or similar processes as those described with reference to FIG. 3, and thus the description thereof is omitted here.

도 5는 본 발명에 따른 초전도체 선재의 적층예를 도시한 도면이다.5 is a view showing an example of superposition of the superconducting wire according to the present invention.

도 5를 참조하면, 상기 초전도체 선재(100A)는 각각 초전도 선재 코어, 전도성 외피 및 절연 외피를 구비하고 있으며, 적층에 의해 인접하는 초전도체 선재는 최외곽의 절연 외피가 맞닿게 배치된다. Referring to FIG. 5, the superconducting wire 100A includes a superconducting wire core, a conductive sheath, and an insulation sheath, and the superconducting wire material adjacent to the superconducting wire is stacked so that the outermost insulation sheath is in contact with the superconducting wire.

이러한 배치에서 임계 전류를 초과하지 않는 통상적인 동작 환경에서 각각의 초전도 선재는 절연 외피에 의해 절연된다. 따라서, 본 발명에서는 케톤 테이프와 같은 별도의 절연 부재를 사용할 필요가 없게 된다. 또한 임계 전류를 초과하는 과전류시에 초전도 선재 간의 경계에 존재하는 절연 외피가 절연 파괴되어 인접하는 초전도 선재가 전류의 수송을 분담할 수 있게 된다. In this arrangement, each superconducting wire is insulated by an insulating sheath in a normal operating environment that does not exceed a critical current. Therefore, in the present invention, it is not necessary to use a separate insulating member such as a ketone tape. Also, at the time of the overcurrent exceeding the critical current, the insulation sheath existing at the boundary between the superconducting wires is broken down, so that the adjacent superconducting wire can share the current transport.

또한, 본 발명에서 상기 초전도 선재의 도전성 금속 외피와 절연 외피는 상대적으로 약한 결합을 이룬다. 그로 인해 박리원인 중의 하나인 냉각시 열 응력 등을 본 발명의 구조가 담당할 수 있게 된다. 이에 따라 종래와 같이 접착제 또는 수지에 초전도 선재의 금속 외피가 견고히 결합됨으로써 초전도 선재의 코어가 박리되는 우려는 없어지게 된다.Further, in the present invention, the conductive metal sheath and the insulating sheath of the superconducting wire make a relatively weak bond. As a result, the structure of the present invention can take charge of thermal stress during cooling, which is one of the causes of peeling. As a result, there is no fear that the metal sheath of the superconducting wire is firmly coupled to the adhesive or resin as in the prior art, thereby peeling off the core of the superconducting wire.

도 6은 본 발명의 변형예로써 초전도 선재 어셈블리의 구조를 예시한 도면이다.6 is a view illustrating a structure of a superconducting wire rod assembly according to a modification of the present invention.

도 6를 참조하면, 초전도 선재 어셈블리(200A)는 최소한 둘 이상의 초전도 선재(210, 220)가 적층된 구조를 가지고 있다.Referring to FIG. 6, the superconducting wire assembly 200A has a structure in which at least two superconducting wires 210 and 220 are laminated.

각각의 초전도 선재는 초전도 코어(210)와 도전성 금속 외피(230)로 구성되며, 따라서 각 선재는 경계면에서 도전성 금속 외피(230)에 의해 전도성 결합하고 있다. Each superconducting wire is composed of a superconducting core 210 and a conductive metal sheath 230 so that the wires are conductively coupled by a conductive metal sheath 230 at the interface.

또한, 적층된 두 초전도 선재의 외주에는 절연 외피(250)가 증착되어 있다. An insulating sheath 250 is deposited on the outer periphery of the two superconducting wires stacked.

본 실시예의 어셈블리 구조는 복수의 초전도 선재에 하나의 단일한 절연 외피(250)를 제공하는 일례를 도시한 것이다. 앞서 설명한 제조 공정을 상기하면, 본 실시예의 초전도 코어 어셈블리의 제조가 당업자 관점에서 자명함을 잘 알 수 있을 것이다.The assembly structure of this embodiment shows an example of providing one single insulating sheath 250 to a plurality of superconducting wires. It will be appreciated that the fabrication of the superconducting core assembly of this embodiment is obvious from the viewpoint of those skilled in the art from the above-described manufacturing process.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초전도 선재 어셈블리(200B)의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a superconducting wire rod assembly 200B according to another embodiment of the present invention.

도 7의 초전도 선재 어셈블리(200B)는 도 6에서 설명한 구조에서 외곽에 추가의 도전성 금속 외피(270) 및 절연 외피(290)를 구비하고 있다는 점을 제외하고는 도 6의 구조와 유사하다.The superconducting wire rod assembly 200B of FIG. 7 is similar to the structure of FIG. 6 except that it has an additional conductive metal sheath 270 and an insulating sheath 290 at the outer perimeter in the structure described in FIG.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 선재 어셈블리(200B)의 구조를 도시한 도면이다. 8 is a view showing a structure of a superconducting wire rod assembly 200B according to another embodiment of the present invention.

본 실시예의 초전도 선재 어셈블리는 도 2과 관련하여 설명한 초전도 선재(100A)가 복수개적층된 구조를 가지고 있다. 각각의 초전도 선재(100A)는 도전성 금속 외피 및 절연 외피를 구비하며, 따라서 인접하는 초전도 선재(100A)들은 전기적으로 절연된다. The superconducting wire rod assembly of this embodiment has a structure in which a plurality of superconducting wire rods 100A described in conjunction with FIG. 2 are stacked. Each of the superconducting wires 100A has a conductive metal sheath and an insulating sheath, so that the adjacent superconducting wires 100A are electrically insulated.

또한 복수의 초전도 선재(100A) 외곽에는 추가적인 단일의 도전성 금속 외피(330) 및 절연 외피(350)가 부가되어 있다. An additional single conductive metal sheath 330 and insulating sheath 350 are added to the outside of the plurality of superconducting wires 100A.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만 이는 본 발명을 예시하는 것이며 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자라면, 상술한 본 발명의 기술적 사상을 토대로 본 발명에서 예시하는 실시예를 일부 변형하거나 대체할 수 있으며, 이러한 변형 및 변경이 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한 본 발명의 범위에 속한다는 것을 알 수 있을 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that they fall within the scope of the invention.

10 피코팅체 20 풀리
30 전구체용액조 40 열분해로
50 장력조절수단 100A, 100B 초전도 선재
110 초전도 선재 코어 112 기판
114 완충층 116 초전도층
118 캡핑층
120, 140 도전성 금속 외피 130, 150 절연 외피
200A, 200B 초전도 선재 어셈블리
210 초전도 선재 코어
230, 270 도전성 금속 외피
250, 290 절연 외피
300 초전도 선재 어셈블리
330 도전성 금속 외피 350 절연 외피10 Coated body 20 Pulley
30 Precursor solution tank 40 Pyrolysis furnace
50 tension adjusting means 100A, 100B superconducting wire
110 superconducting wire rod core 112 substrate
114 buffer layer 116 superconducting layer
118 capping layer
120, 140 Conductive metal sheath 130, 150 Insulation sheath
200A, 200B superconducting wire assembly
210 superconducting wire core
230, 270 conductive metal sheath
250, 290 insulation sheath
300 superconducting wire assembly
330 Conductive metal sheath 350 Insulation sheath

Claims (1)

완충층, 초전도층 및 캡핑층을 구비하는 초전도 선재 코어;
상기 초전도 선재 코어의 외주를 감싸는 제1 도전성 금속 외피;
상기 도전성 금속 외피상에 증착되는 제1 절연 외피; 및
상기 제1 절연 외피 상에 제2 도전성 금속 외피를 포함하는 코일 권선용 초전도 선재.A superconducting wire core having a buffer layer, a superconducting layer and a capping layer;
A first conductive metal sheath surrounding an outer periphery of the superconducting wire core;
A first insulation envelope deposited on the conductive metal shell; And
And a second conductive metal sheath on the first insulating sheath.
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