KR20160118532A - 초전도 선재 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치는 선재(wire)를 드럼부에 공급하는 공급릴(reel)부, 공급된 상기 선재를 상기 드럼부의 외주면의 길이 방향으로 감는 드럼부, 상기 드럼부에 감긴 선재를 회수하는 회수릴(reel)부, 상기 외주면의 길이 방향으로 감긴 상기 선재와 마주보도록 상기 길이 방향으로 적어도 두 개 이상 배치되며, 각각은 상기 선재에 증착되는 증착 물질을 포함하는 증착 물질부 및 상기 증착 물질부에 기 설정된 에너지를 조사하여 상기 증착 물질이 상기 선재로 증착되도록 하는 에너지 제공부를 포함할 수 있다.

Description

초전도 선재 제조 장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING SUPERCONDUCTING WIRES}
본 발명은 초전도 선재 제조 장치에 관한 것이며, 보다 자세하게는 증착 물질의 순차적 증착과 자속 고정점(pinning center)의 생성을 동시에 수행할 수 있는 장치에 관한 것이다.
초전도 현상이란 어떤 종류의 금속이나 합금을 냉각시켰을 때 전기저항이 갑자기 소멸하여 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상을 말한다.
이러한 초전도 현상을 갖는 초전도 선재를 제작하는 방법으로, 기존에 릴투릴(reel-to-reel)이라고 알려진 방법이 있다. 이 방법은 한 개의 릴(이하 공급릴)을 이용하여 선재를 공급하고 나머지 릴(이하 회수릴)을 이용하여 증착 물질이 증착된 선재를 다시 회수하는 방식을 사용한다. 따라서 증착 물질의 증착, 선재의 공급 및 회수가 단일의 챔버 내부에서 지속적으로 이루어지도록 할 수 있는 장점이 있다.
반면, 이 방법은 서로 다른 증착 물질을 순차적으로 증착하기 위해서는 증착 물질의 증착, 선재의 공급 및 회수가 복수 회에 걸쳐 수행되어야 한다는 점에서 증착 시간이 오랜 걸린다는 단점이 있다.
한편, 초전도 선재에서 임계전류 밀도는 초전도 선재의 성능을 평가하기 위한 지표로 사용되고 있으며, 특히 자속 고정점(pinning center)을 형성하여 이러한 임계전류 밀도를 증가시키기 위한 다양한 방법 등이 제안되고 있다.
그러나, 현재 개발되어 있는 방법에 따라 구현된 임계전류로는 초전도 전력기기에 적용하기에 충분하지 않다. 특히 최근 연구에 따르면 현재 개발되어 있는 방법에 따라 구현된 임계전류보다 약 5배 이상의 성능 수준이 요구된다고 한다.
따라서, 필요로 되는 임계전류의 크기를 구현하기 위하여 자속 고정점의 위치나 형성되는 모양 등을 임의로 제어할 수 있는 방법이 요구된다.
한국특허공개공보 2010-0069153 , 공개일자 2011년 06월 24일.
본 발명의 실시예들은 초전도 선재 상에 서로 상이한 증착 물질을 동시에 증착할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 자속 고정점의 위치나 형성되는 모양 등을 임의로 제어할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치는 선재(wire)를 드럼부에 공급하는 공급릴(reel)부, 공급된 상기 선재를 상기 드럼부의 외주면의 길이 방향으로 감는 드럼부, 상기 드럼부에 감긴 선재를 회수하는 회수릴(reel)부, 상기 외주면의 길이 방향으로 감긴 상기 선재와 마주보도록 상기 길이 방향으로 적어도 두 개 이상 배치되며, 각각은 상기 선재에 증착되는 증착 물질을 포함하는 증착 물질부 및 상기 증착 물질부에 기 설정된 에너지를 조사하여 상기 증착 물질이 상기 선재로 증착되도록 하는 에너지 제공부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 선재는 상기 드럼부의 외주면의 길이 방향으로 감길 때 서로 겹쳐지지 않도록 감기는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 적어도 두 개 이상 배치된 증착 물질부 각각은 서로 다른 증착 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 제공부는 레이저를 제공하는 레이저부, 상기 제공된 레이저를 상기 증착 물질부 각각에 분할하여 제공하는 제1 스플리터부 및 상기 제1 스플리터부가 분할하는 상기 레이저의 세기를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 에너지 제공부는 상기 증착 물질부 각각에 e-빔(beam)을 제공하는 e-빔부 및 상기 증착 물질부 각각에 제공되는 e-빔의 세기를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 드럼부는 상기 드럼부에 감긴 상기 선재를 기 설정된 열로 가열하는 가열부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저부는 상기 선재를 가열하는 레이저를 제공하는 가열 레이저부를 더 포함하고, 상기 에너지 제공부는 상기 가열 레이저부에 의해 제공된 레이저를, 상기 선재의 길이 방향으로 적어도 두 개 이상의 지점에 분할하여 상기 선재에 제공하는 제2 스플리터부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제2 스플리터부가 분할하는 상기 레이저의 세기를 제어할 수 있다.
또한, 상기 에너지를 이용하여 상기 선재를 기 설정된 패턴으로 식각하는 자속 고정점 생성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 자속 고정점 생성부는 상기 기 설정된 패턴을 포함하며, 상기 에너지가 통과하는 마스크부 및 상기 마스크부와 상기 선재 사이에 배치되며, 상기 마스크부를 통과한 상기 에너지의 모양에 대하여 상기 모양의 크기(scale)를 조절하는 렌즈부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 초전도 선재 제조 장치는 상기 선재에 증착되는 비초전도성 물질을 포함하는 클러스터 제공부를 더 포함하고, 상기 에너지 제공부는 상기 클러스터 제공부에 기 설정된 에너지를 조사하여 상기 선재에 상기 비초전도성 물질이 증착되도록 할 수 있다.
또한, 상기 클러스터 제공부는 상기 드럼부의 너비 방향을 기준으로 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치되며, 상기 클러스터 제공부가 배치되는 상기 기 설정된 거리는 복수의 상기 비초전도성 물질이 상기 클러스터 제공부로부터 상기 선재로 이동하는 과정에서, 서로 간에 응결이 시작되는 응결 거리보다 상대적으로 긴 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 초전도 선재 제조 장치는 상기 클러스터 제공부와 상기 선재 사이에 배치되며, 상기 비초전도성 물질이 증착되는 상기 선재의 지점에 상기 비초전도성 물질이 통과하는 슬릿을 포함하는 슬릿부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 드럼부의 길이 방향으로 배치된 적어도 두 개 이상의 증착 물질부로부터 드럼부에 감긴 선재로 서로 상이한 증착 물질이 동시에 증착되도록 할 수 있다.
또한, 마스크부의 모양이나 렌즈부의 배율 등을 이용하여 제조자가 원하는 스케일(크기)의 자속 고정점을 형성할 수 있으며, 이러한 자속 고정점이 증착 물질이 증착되는 과정에서 동시에 형성되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 에너지 제공부의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 자속 고정점 생성부의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성 중 자속 고정점 생성부의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성 중 에너지 제공부의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성을 블록도로 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 에너지 제공부의 구성을 블록도로 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 자속 고정점 생성부의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치(10)는 드럼부(20), 공급릴부(30), 회수릴부(31), 가열부(50), 증착 물질부(240), 에너지 제공부(200) 및 자속 고정점 생성부(300)를 포함할 수 있으며, 도 3을 참조하면 에너지 제공부(200)는 레이저부(210), 제1 스플리터부(220), 제2 스플리터부(230) 및 제어부(231)를 포함할 수 있고, 도 4를 참조하면 자속 고정점 생성부(300)는 마스크부(310) 및 렌즈부(320)를 포함할 수 있으며, 다만 도 1 내지 도 4에 도시된 것은 본 발명의 제1 실시예에 불과한 것이므로 본 발명의 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
먼저, 선재(wire)(40)는 본 발명에서 초전도 선재를 제조하기 위한 기반 물질이며 이러한 물질의 종류는 초전도 선재의 제조 분야에서 이미 알려진 자명한 것이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
여기서, 선재(40)는 도 1에 도시된 것과 같이 납작한 테이프(tape) 형태일 수 있으나 다만 이는 예시적인 것에 불과하며 이와 달리 납작하지 않은 케이블 형태일 수도 있다.
공급릴부(30)는 도 1에 도시된 화살표 방향과 같이 선재(40)를 드럼부(20)에 공급한다. 이를 위해 공급릴부(30)는 선재를 감고 있을 수 있다.
회수릴부(31)는 도 1에 도시된 화살표 방향과 같이 드럼부(20)에 감긴 선재를 회수한다. 여기서, 회수릴부(31)가 회수하는 선재는 증착 물질이 증착된 선재일 수 있으며, 또한 후술하겠지만 자속 고정점이 형성된 선재일 수 있다.
드럼부(20)는 공급릴부(30)로부터 공급된 선재를 드럼부(20)의 외주면의 길이 방향으로 감는다. 이를 위해 드럼부(20)는 도면에 도시되지 않은 회전부에 의해 회전할 수 있다.
이 때, 공급릴부(30)는 드럼부(20)의 길이 방향을 기준으로 일 단부에 배치되고 회수릴부(31)는 드럼부(20)의 길이 방향을 기준으로 타 단부에 배치될 수 있다. 이 경우, 드럼부(20)에 감긴 선재는 드럼부(20)의 외주면을 따라 길이 방향으로 감길 때 서로 겹쳐지지 않도록 감길 수 있다.
증착 물질부(240)는 드럼부(20)의 외주면에 감긴 선재(40)를 따라서 드럼부(20)의 길이 방향으로 적어도 두 개 이상 배치된다. 이 때, 이러한 적어도 두 개 이상 배치된 증착 물질부(240) 각각은 서로 동일하거나 또는 서로 상이한 증착 물질을 포함할 수 있다.
에너지 제공부(200)는 증착 물질부(240)에 기 설정된 에너지를 조사하여 증착 물질부(240)에 포함된 증착 물질이 선재(40)로 증착되도록 하며, 도 3을 참조하면 레이저를 제공하는 레이저부(210)와 제공된 레이저를 증착 물질부(240) 각각에 분할하여 제공하는 제1 스플리터부(220)를 포함할 수 있다.
레이저부(210)는 증착 물질부(240)가 포함하는 증착 물질이 선재(40)에 제공되도록 하는 에너지, 예를 들면 PLD용 레이저를 제공하며 이 때의 레이저는 UV 레이저일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 스플리터부(220)는 레이저부(210)가 제공하는 레이저(211)를 증착 물질부(240) 각각에 분할하여 제공한다.
따라서, 드럼부(20)의 외주면을 따라 길이 방향으로 감긴 선재(40)는 드럼부(20)의 회전에 의해 공급릴부(30)로부터 회수릴부(31) 방향으로 감긴 상태에서 이동하고, 제1 스플리터부(200)는 드럼부(20)의 길이 방향으로 적어도 두 개 이상 복수로 배치된 증착 물질부(240)에 레이저를 제공하여 복수의 지점에서 증착 물질이 동시에 증착되도록 하므로, 복수로 배치된 증착 물질부(24)에 포함된 증착 물질에 대하여 공급릴부(30)로부터 회수릴부(31) 순서로의 순차적 증착이 동시에 수행될 수 있다.
한편, 제1 스플리터부(220)는 입력된 레이저(211)를 서로 다른 세기로 분할하여 각각의 증착 물질부(240)에 제공할 수 있다. 이는, 복수의 증착 물질부(240)가 전술한 바와 같이 서로 상이한 물질을 포함할 경우 증착 물질부(240) 각각이 요구하는 레이저의 세기가 서로 상이한 것에 대비하기 위한 것이며, 다만 여기서 제1 스플리터부(220)가 입력된 레이저(211)를 서로 상이한 세기의 레이저(221)로 분할하는 기술은 당업자에게 자명한 기술이므로 이에 관한 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.
따라서, 제1 스플리터부(220)가 서로 다른 세기의 레이저(221)를 제공할 경우 복수의 증착 물질부(240)에 포함된 서로 상이한 물질의 순차적 증착이 동시에 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서는 에너지 제공부(200)가 포함하는 레이저부(210)가 제공하는 에너지를 이용하여 증착 물질부(240)가 포함하는 물질을 증착하는 것을 전제로 설명하고 있지만 본 발명의 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 에너지 제공부(200)는 증착 물질부(240)에 에너지를 제공하기 위한 스퍼터 장비(sputtering, 스퍼터장비) 또는 열증착(thermal evaporation) 장비일 수도 있음을 배제하는 것은 아니다.
다시 도 2를 참조하면, 가열부(50)는 드럼부(20)에 열을 제공하는데, 이러한 열은 증착 물질이 선재(40)에 증착되기 위하여 선재(40)에 요구되는 최소한의 열일 수 있다.
아울러, 도 1 및 도 3에 도시된 레이저부(210)는 선재를 가열하기 위한 별도의 레이저(212)를 제공하는 가열 레이저부(도면에 도시되지 않음)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 에너지 제공부(200)는 이러한 가열 레이저부에 의해 제공된 레이저(212)를 분할하여 제공하는 제2 스플리터부(230)를 더 포함할 수 있다.
제2 스플리터부(230)는 가열 레이저부가 제공하는 레이저(212)를 선재의 복수의 지점 각각에 분할하여 제공(231)한다.
따라서, 드럼부(20)의 외주면을 따라 길이 방향으로 감긴 선재(40)의 복수의 지점 각각은 제2 스플리터부(230)가 제공하는 분할된 레이저(231)에 의해 동시에 가열될 수 있다. 아울러, 제2 스플리터부(230)는 입력된 레이저(212)를 서로 다른 세기로 분할하여 선재(40)의 복수의 지점 각각에 제공(231)할 수 있다.
따라서, 증착을 위해 선재(40)의 각 지점이 가열되어야 하는 정도가 서로 상이할 경우, 제2 스플리터부(230)는 서로 다른 크기의 레이저(231)를 선재(40)의 각 지점에 제공할 수 있다. 다만, 제2 스플리터부(230)가 입력된 레이저(212)를 서로 상이한 세기의 레이저(231)로 분할하는 기술은 자명한 기술이므로 이에 관한 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 3을 참조하면 에너지 제공부(200)는 제어부(230)를 더 포함할 수 있는데, 제어부(230)는 전술한 제1 스플리터부(220) 또는 제2 스플리터부(230)가 분할하는 레이저의 세기를 조절하는 기능을 수행할 수 있으며, 이 경우 제1 스플리터부(220)와 제2 스플리터부(230)는 제어부(230)가 조절하는 레이저의 세기에 따라서 레이저를 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치를 이용하여 초전도 선재를 제조하는 순서에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1 내지 도 4를 함께 참조하여 살펴보면, 공급릴부(30)가 선재(40)를 드럼부(20)에 공급하면 드럼부(20)는 공급릴부(30)로부터 공급된 선재를 외주면의 길이 방향으로 감으며, 이 경우 드럼부(20)에 감긴 선재는 서로 겹쳐지지 않도록 감길 수 있다.
레이저부(210)가 레이저를 제공(211)하면 제1 스플리터부(220)는 제공된 레이저(211)를 분할하여 증착 물질부(240)에 제공(221)에 제공한다. 이 때, 증착 물질부(240)는 드럼부(20)의 외주면에 감긴 선재(40)와 마주보도록 드럼부(20)의 길이 방향으로 적어도 두 개 이상 배치되며, 이러한 적어도 두 개 이상 배치된 증착 물질부(240) 각각은 서로 동일하거나 또른 서로 상이한 증착 물질을 포함할 수 있다.
이 후, 회수릴부(31)는 증착 물질이 증착된 선재(40)를 드럼부(20)로부터 회수한다.
따라서, 드럼부(20)의 외주면을 따라 길이 방향으로 감긴 선재(40)는 드럼부(20)의 회전에 의해 공급릴부(30)로부터 회수릴부(31) 방향으로 이동하고, 제1 스플리터부(200)는 복수로 배치된 증착 물질부(240)에 레이저를 제공하여 복수의 지점에서 증착 물질이 동시에 증착되도록 하므로, 복수로 배치된 증착 물질부(24)에 포함된 증착 물질에 대하여 공급릴부(30)로부터 회수릴부(31) 순서로의 순차적 증착이 동시에 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치(100)는 초전도 선재의 사이에서 기 설정된 패턴을 식각하는 자속 고정점 생성부(300)를 더 포함할 수 있으며, 도 1 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면 자속 고정점 생성부(300)는 마스크부(310) 및 렌즈부(320)를 포함한다.
여기서, 자속 고정점(pinning center)은 초전도제의 성질을 깨뜨림으로써 오히려 초전도체의 성질을 강화하기 위한 특징을 갖는 구성으로, 이에 대한 자세한 설명은 당업자에게 자명하므로 생략하기로 한다.
마스크부(310)는 예를 들면 반도체 공정 등으로 형성된 크롬 마스크일 수 다.
또한, 마스크부(310)는 기 설정된 패턴, 예를 들면 레이저가 통과할 수 있는 구멍을 5um 간격으로 갖는 패턴을 가질 수 있는데, 다만 이러한 패턴에 대한 것은 이미 자명한 기술이므로 이에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
렌즈부(320)는 높은 NA를 갖는 렌즈일 수 있으며 마스크부(310)와 선재(40) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 렌즈부(320)는 마스크부(310)를 통과한 에너지(또는 레이저)의 모양에 대하여 해당 모양의 크기(scale, 축적)를 조절할 수 있으며, 예를 들면 1/5 정도의 크기로 그 크기를 작게할 수 있다. 즉, 마스크부(310)를 통과한 레이저의 모양은 렌즈부(320)를 통과하여 그 모양의 크기가 렌즈부(320)의 특성에 따라 작아질 수 있다.
여기서, 마스크부(310)를 통해 렌즈부(320)로 제공되는 에너지는 도 1에서는 레이저부(210)가 제공하는 것으로 도시되어 있으나 이와 달리 별도의 레이저를 제공하는 구성인 것을 배제하는 것은 아니다.
이러한 구성을 이용하여 자속 고정점을 생성하는 과정에 대하여 살펴보면, 레이저부(210)가 제공하는 에너지는 마스크부(310)를 통과하여 렌즈부(320)로 제공된다. 이 때, 마스크부(310)를 통과하면서 마스크부(310)가 포함하는 기 설정된 패턴으로 에너지의 모양이 변형되고, 변형된 에너지의 모양은 렌즈부(320)를 통과하면서 그 크기(축적, scale)가 변형된다. 이와 같이 변형된 모양의 에너지는 기 설정된 패턴과 모양은 동일하되 크기(scale, 축적)는 상이한 패턴을 선재(40)에 식각하여 자속 고정점을 생성할 수 있다.
따라서, 제작자는 마스크부와 렌즈부를 이용하여 원하는 패턴의 자속 고정점을 용이하게 생성할 수 있다.
한편, 렌즈부(320)를 통과한 에너지가 도달하는 지점의 위치를 변경함으로써 자속 고정점이 형성되는 위치를 변경할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치에 관하여 살펴보았으며, 이하에서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치에 대하여 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성 중 자속 고정점 생성부의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치(11)는 도 4에 도시된 자속 고정점 생성부(300) 대신에 도 6에 도시된 자속 고정점 생성부(330)를 포함하는 것을 제외하고는 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치(10)와 동일하므로, 자속 고정점 생성부(330)에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치(11)에 포함된 자속 고정점 생성부(330)는 클러스터 제공부와 슬릿부를 더 포함한다.
클러스터 제공부(340)는 비초전도성 물질을 포함한다. 여기서 비초전도성 물질이란 선재에 증착되어 초전도성을 깨는 물질을 의미하는 것으로 나노(nano) 클러스터라고 지칭될 수도 있고, 이러한 물질은 당업자에게 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
클러스터 제공부(340)는 에너지 제공부(200)가 조사하는 기 설정된 에너지에 의해 비초전도성 물질이 선재(40)에 증착되도록 한다. 예를 들면, 도 5에 도시된 것과 같이 클러스터 제공부(340)에 제1 스플리터부(220)로부터 레이저(222)가 제공되면, 클러스터 제공부(340)는 비초전도성 물질을 선재(40)로 제공할 수 있다.
이러한 클러스터 제공부(340)는 드럼부(20)의 너비 방향을 기준으로 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치된다.
이 때, 이러한 기 설정된 거리는 비초전도성 물질이 선재(40)로 복수 개 제공되는 경우 이러한 복수 개의 비초전도성 물질이 클러스터 제공부(340)로부터 선재(40)로 이동하는 과정에서 서로 간에 달라 붙기(또는 응결되기) 시작하는 거리보다 상대적으로 긴 것으로 설정된 거리(응결 거리)를 의미할 수 있다.
즉, 선재(40)와 클러스터 제공부(340)의 거리를 조절함으로써 선재(40)에 증착되는 비초전도성 물질이 서로 간에 달라붙는 정도를 제어할 수 있으며, 이를 통해 선재(40)에 증착되는 비초전도성 물질의 크기를 제어할 수 있다.
슬릿부(350)는 클러스터 제공부(340)와 선재(40) 사이에 배치되며, 비초전도성 물질이 통과하는 슬릿을 포함하고, 해당 슬릿을 통해 비초전도성 물질이 통과하도록 한다.
따라서, 슬릿부(350)는 클러스터 제공부(340)로부터 제공되는 비초전도성 물질이 자속 고정점이 생성되어야 하는 지점 이외에 증착되지 않도록 할 수 있다.
한편, 클러스터 제공부(340)와 슬릿부(350)의 개수 및 각각의 위치를 조절할 경우 자속 고정점의 개수와 위치를 조절할 수도 있다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치와 자속 고정점 생성부 이외의 다른 구성은 모두 동일하므로 서로 상이한 물질의 순차적 증착이 동시에 수행되도록 할 수 있으며, 또한 클러스터 제공부와 슬릿부를 이용하여 비초전도성 물질이 원하는 선재의 지점에 증착되도록 하여 자속 고정점이 생성되도록 할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치에 관하여 살펴보았으며, 이하에서는 도 7 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치에 대하여 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 구성 중 에너지 제공부의 구성을 블록도로 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치(12)는 도 1 및 도 2에 도시된 드럼부(20), 공급릴부(30), 회수릴부(31), 선재(40), 가열부(50) 및 증착 물질부(240)를 포함할 수 있다는 점에서 본 발명의 제1 실시예와 동일하며, 도 5 및 도 6에 도시된 클러스터 제공부와 슬릿부를 포함하는 자속 고정점 생성부(330)를 포함할 수 있다는 점에서 본 발명의 제2 실시예와 동일하나, 에너지 제공부는 제1 실시예 및 제2 실시예와 상이하므로 이에 대해서만 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면 본 발명의 제3 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치(12)에 포함된 에너지 제공부(200)는 레이저부(210), 제2 스플리터부(230) 및 e-빔부(215)를 포함할 수 있다.
레이저부(210) 및 제2 스플리터부(230)는 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로 설명은 생략하기로 한다.
e-빔부(215)는 증착 물질부(240)가 포함하는 증착 물질이 선재(40)에 제공되도록 하는 에너지, 예를 들면 e-빔(250)을 증착 물질부(260)마다 제공할 수 있으며 또한 도 7에 도시된 것과 같이 e-빔(270)을 클러스터 제공부(340)에 제공할 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만 e-빔부(215)는 마그네틱부를 더 포함할 수 있는데, 이러한 마그네틱부는 e-빔에 로렌츠 힘을 가하여 e-빔이 휘어지도록 할 수 있다.
따라서, e-빔부(215)는 증착 물질부(240)를 향하지 않도록 배치되지만 e-빔이 마그네틱부에 의하여 휘어져서 증착 물질부(240)를 향하도록 할 수 있으며, 다만 이러한 특징은 e-빔에 대한 자명한 사항이므로 보다 자세한 설명은 생략하기로 한다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초전도 선재 제조 장치의 특징과 본 발명의 제2 실시예에 따른 초전도 선재 장치의 특징을 포함하고 있으므로, 공급릴부(30)로부터 회수릴부(31) 순서로 배치된 증착 물질부(260)에 포함된 증착 물질의 순차적 증착이 동시에 수행되도록 할 수 있다.
한편, e-빔부(215)는 복수의 증착 물질부(260)마다 서로 다른 세기로 e-빔이 제공되도록 할 수 있으며, 따라서 복수의 증착 물질부(246)에 포함된 서로 상이한 물질의 순차적 증착이 동시에 수행되도록 할 수 있는 것은 본 발명의 제1 실시예와 동일하다.
아울러, 자속 고정점 생성부(330)가 클러스터 제공부와 슬릿부를 더 포함하고 이들에 의해 선재(40)에 비초전도성 물질이 증착되는 것은 본 발명의 제2 실시예와 동일하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면 드럼부의 길이 방향으로 배치된 적어도 두 개 이상의 증착 물질부로부터 드럼부에 감긴 선재로 서로 상이한 증착 물질이 동시에 증착되도록 할 수 있다.
또한, 마스크부의 모양이나 렌즈부의 배율 등을 이용하여 제조자가 원하는 스케일(크기)의 자속 고정점을 형성할 수 있으며, 이러한 자속 고정점이 증착 물질이 증착되는 과정에서 동시에 형성되도록 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20: 드럼부
40: 선재
200: 에너지 제공부
240: 증착 물질부
300: 자속 고정점 생성부

Claims (12)

  1. 선재(wire)를 드럼부에 공급하는 공급릴(reel)부;
    공급된 상기 선재를 상기 드럼부의 외주면의 길이 방향으로 감는 드럼부;
    상기 드럼부에 감긴 선재를 회수하는 회수릴(reel)부;
    상기 외주면의 길이 방향으로 감긴 상기 선재와 마주보도록 상기 길이 방향으로 적어도 두 개 이상 배치되며, 각각은 상기 선재에 증착되는 증착 물질을 포함하는 증착 물질부; 및
    상기 증착 물질부에 기 설정된 에너지를 조사하여 상기 증착 물질이 상기 선재로 증착되도록 하는 에너지 제공부를 포함하는
    초전도 선재 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선재는,
    상기 드럼부의 외주면의 길이 방향으로 감길 때 서로 겹쳐지지 않도록 감기는 것을 특징으로 하는
    초전도 선재 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개 이상 배치된 증착 물질부 각각은,
    서로 다른 증착 물질을 포함하는
    초전도 선재 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 제공부는,
    레이저를 제공하는 레이저부;
    상기 제공된 레이저를 상기 증착 물질부 각각에 분할하여 제공하는 제1 스플리터부; 및
    상기 제1 스플리터부가 분할하는 상기 레이저의 세기를 조절하는 제어부를 포함하는
    초전도 선재 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 제공부는,
    상기 증착 물질부 각각에 e-빔(beam)을 제공하는 e-빔부; 및
    상기 증착 물질부 각각에 제공되는 e-빔의 세기를 조절하는 제어부를 포함하는
    초전도 선재 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 드럼부는,
    상기 드럼부에 감긴 상기 선재를 기 설정된 열로 가열하는 가열부를 포함하는
    초전도 선재 제조 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이저부는 상기 선재를 가열하는 레이저를 제공하는 가열 레이저부를 더 포함하고,
    상기 에너지 제공부는,
    상기 가열 레이저부에 의해 제공된 레이저를, 상기 선재의 길이 방향으로 적어도 두 개 이상의 지점에 분할하여 상기 선재에 제공하는 제2 스플리터부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제2 스플리터부가 분할하는 상기 레이저의 세기를 제어하는
    초전도 선재 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지를 이용하여 상기 선재를 기 설정된 패턴으로 식각하는 자속 고정점 생성부를 더 포함하는
    초전도 선재 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자속 고정점 생성부는,
    상기 기 설정된 패턴을 포함하며, 상기 에너지가 통과하는 마스크부; 및
    상기 마스크부와 상기 선재 사이에 배치되며, 상기 마스크부를 통과한 상기 에너지의 모양에 대하여 상기 모양의 크기(scale)를 조절하는 렌즈부를 포함하는
    초전도 선재 제조 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 초전도 선재 제조 장치는
    상기 선재에 증착되는 비초전도성 물질을 포함하는 클러스터 제공부를 더 포함하고,
    상기 에너지 제공부는,
    상기 클러스터 제공부에 기 설정된 에너지를 조사하여 상기 선재에 상기 비초전도성 물질이 증착되도록 하는
    초전도 선재 제조 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 클러스터 제공부는 상기 드럼부의 너비 방향을 기준으로 기 설정된 거리만큼 이격되어 배치되며,
    상기 클러스터 제공부가 배치되는 상기 기 설정된 거리는,
    복수의 상기 비초전도성 물질이 상기 클러스터 제공부로부터 상기 선재로 이동하는 과정에서, 서로 간에 응결이 시작되는 응결 거리보다 상대적으로 긴 것을 특징으로 하는
    초전도 선재 제조 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 초전도 선재 제조 장치는,
    상기 클러스터 제공부와 상기 선재 사이에 배치되며, 상기 비초전도성 물질이 증착되는 상기 선재의 지점에 상기 비초전도성 물질이 통과하는 슬릿을 포함하는 슬릿부를 더 포함하는
    초전도 선재 제조 장치.
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