KR20170003341A - Superconducting cable - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a superconducting cable applying a cooling unit which cools a superconducting wire with liquefied coolants and an insulation material which can minimize a heat invasion to the inside due to thermal conduction or radiation. Accordingly, the present invention can minimize the heat invasion due to the radiation by effectively reflecting radiant heat.

Description

초전도 케이블{SUPERCONDUCTING CABLE}Superconducting cable {SUPERCONDUCTING CABLE}

본 발명은 초전도 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 초전도 선재를 액상 냉매로 냉각하는 냉각부 내측으로 열전도 또는 복사 등에 의한 열침입을 최소화할 수 있는 단열재가 적용된 초전도 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting cable. More particularly, the present invention relates to a superconducting cable to which a heat insulating material capable of minimizing heat intrusion by thermal conduction or radiation is cooled inside a cooling unit for cooling a superconducting wire with liquid coolant.

초전도 선재는 일정한 온도에서 전기저항이 제로에 가까이 수렴하므로, 낮은 전압에서도 큰 전력 전송 능력을 갖는다.The superconducting wire has a large power transmission capability even at a low voltage since the electric resistance converges near zero at a constant temperature.

이러한 초전도 선재를 구비하는 초전도 케이블은 극저온 환경을 형성 및 유지하고자 질소 등의 냉매를 사용하여 냉각시키는 방법 및/또는 진공층을 형성하는 단열의 방법을 사용한다.In order to form and maintain a cryogenic environment, a superconducting cable having such a superconducting wire uses a method of cooling using a coolant such as nitrogen and / or an adiabatic method of forming a vacuum layer.

외부에서 코어 내측으로 열전도 또는 복사 등에 의하여 열침입을 최소화하는 것은 초전도 케이블의 냉각부하를 줄이고 초전도 전력 시스템의 안정성 향상에 필수적이다.Minimizing thermal intrusion by heat conduction or radiation from the outside to the core inside is necessary to reduce the cooling load of the superconducting cable and to improve the stability of the superconducting power system.

따라서, 열전도 또는 복사 등에 의하여 열침입을 최소화할 수 있는 단열성능이 향상된 단열재가 요구된다.Accordingly, there is a demand for a heat insulating material having improved heat insulating performance that can minimize heat penetration by heat conduction or radiation.

본 발명은 초전도 선재를 액상 냉매로 냉각하는 냉각부 내측으로 열전도 또는 복사 등에 의한 열침입을 최소화할 수 있는 단열재가 적용된 초전도 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a superconducting cable to which a heat insulating material capable of minimizing thermal intrusion by thermal conduction or radiation is applied inside a cooling part for cooling a superconducting wire with liquid coolant.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 포머, 초전도 도체층, 절연층 및 초전도 차폐층이 순차적으로 구비되는 코어부, 상기 코어부 외측에 냉각유를 통한 냉매로 코어부를 냉각시키는 냉각부, 상기 냉각부 외측에 열침입을 방지하기 위한 단열부, 상기 단열부 외측에 구비되는 진공 이격공간으로 구성되는 진공부를 포함하며, 복수 장의 금속 재질의 단열 필름 및 각각의 단열 필름 사이에 개재된 이격 부재로 구성된 단열재를 3겹 내지 5겹으로 적층하여 단열부재를 구성하고, 상기 단열부는 상기 단열부재를 폭이 100 밀리미터(mm) 내지 250 밀리미터(mm)가 되도록 커팅하여 상기 냉각부 외측에 나선형으로 복수 회 권선하는 방법으로 구성되는 초전도 케이블을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cooling device for a cooling device, comprising: a core portion having a former, a superconducting conductor layer, an insulating layer, and a superconducting shielding layer successively formed thereon; And a vacuum separating space provided outside the heat insulating portion, wherein the heat insulating film comprises a plurality of metal heat insulating films and a spacing member interposed between the heat insulating films And the heat insulating member is cut so that the width of the heat insulating member is 100 mm to 250 mm, and the heat insulating member is cut into a plurality of The superconducting cable can be provided.

또한, 상기 단열재는 단열 필름이 3층 내지 6층으로 적층되어 제조될 수 있다.Further, the heat insulating material can be manufactured by stacking the heat insulating film in three to six layers.

여기서, 상기 이격 부재는 섬유 재질의 시트 형태로 구성될 수 있다.Here, the spacing member may be formed as a sheet of a fiber material.

또한, 상기 단열재는 복수 개의 상기 단열 필름 및 상기 이격 부재가 적층된 상태에서 폭이 100 밀리미터(mm) 내지 250 밀리미터(mm)가 되도록 레이저 커팅될 수 있다.In addition, the heat insulating material may be laser-cut so that the width of the heat insulating film and the spacing member are 100 mm to 250 mm.

여기서, 상기 단열재가 레이저 커팅되는 과정에서 절단면 상의 각각의 층을 형성하는 단열 필름은 주변 층의 단열 필름과 접합되며, 상기 절단면의 접합 상태는 임의의 10 센티미터(cm) 구간에서 5 밀리미터(mm) 이상 분리되지 않을 수 있다.In the process of laser cutting the heat insulating material, the heat insulating film forming each layer on the cut surface is bonded to the heat insulating film of the peripheral layer, and the bonding state of the cut surface is 5 mm (millimeters) in an arbitrary 10 centimeter (cm) Or more.

또한, 상기 단열 필름은 알루미늄 재질일 수 있다.The heat insulating film may be made of aluminum.

그리고, 상기 단일 필름은 길이 방향으로 미리 결정된 간격으로 타공에 의하여 형성되는 배출홀이 구비될 수 있다.The single film may be provided with discharge holes formed by puncturing at predetermined intervals in the longitudinal direction.

여기서, 상기 단열재를 나선형으로 권선하는 경우 중첩량은 단열재 폭의 1/4 내지 1/2일 수 있다.Here, when the heat insulating material is spirally wound, the overlap amount may be 1/4 to 1/2 of the heat insulating material width.

또한, 상기 냉각부는 내부 금속관에 의하여 구획되고 내부에 냉매 유로가 구비되고, 상기 단열부를 구성하는 상기 단열재가 권선되는 방향 및 권선각도는 상기 내부 금속관 등의 굴곡 구조의 골과 마루의 방향 및 각도는 서로 다르게 설정될 수 있다.The direction and angle of winding of the heat insulating material constituting the heat insulating portion are determined by the direction and angle of the valley and the floor of the bent structure such as the inner metal tube, Can be set differently.

본 발명에 따른 초전도 케이블에 의하면, 본 발명은 단열재를 복층으로 권선하여 단열부를 구성하고, 단열재 자체가 단열 필름을 복층으로 적층하는 방법으로 구성되고, 단열 필름 자체에 열전도가 쉽지 않은 열전도 차단층이 구비되므로 초전도 케이블의 코어부 내측 방향으로 전도에 의한 열침입이 최소화될 수 있다.According to the present invention, there is provided a superconducting cable in which a heat insulating material is formed by winding a heat insulating material in multiple layers to form a heat insulating material, and the heat insulating material itself laminates the heat insulating film in a multilayered structure. In the heat insulating film itself, Heat penetration due to conduction in the core portion of the superconducting cable can be minimized.

또한, 본 발명에 따른 초전도 케이블에 의하면, 단열 필름 자체에 2층의 이격된 알루미늄층이 구비되므로 복사열을 효과적으로 반사시킬 수 있으므로 코어부 내측으로 복사에 의한 열침입을 최소화할 수 있다.In addition, according to the superconducting cable of the present invention, since the heat insulating film itself is provided with the two-layered spaced apart aluminum layer, it is possible to effectively reflect radiant heat, thereby minimizing thermal intrusion into the inside of the core portion by radiation.

도 1은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 단계별 탈피된 사시도를 도시한다.
도 2는 1에 도시된 초전도 케이블의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 단열부를 구성하는 단열재의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 초전도 케이블의 다른 실시예를 도시한다.
도 5은 도 4에 도시된 초전도 케이블이 수평방향으로 설치된 상태의 단면도를 도시한다.
1 is a perspective view of a superconducting cable according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows a cross-sectional view of the superconducting cable shown in Fig.
FIG. 3 is a perspective view showing a multi-stage unmolded insulating material constituting the heat insulating portion of the superconducting cable according to the present invention.
4 shows another embodiment of a superconducting cable according to the present invention.
Fig. 5 shows a cross-sectional view of the superconducting cable shown in Fig. 4 in a state in which it is installed in a horizontal direction.

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 but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 단계별 탈피된 사시도를 도시하며, 도 2는 1에 도시된 초전도 케이블의 단면도를 도시한다.FIG. 1 is a perspective view of a superconducting cable according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the superconducting cable shown in FIG.

본 발명에 따른 초전도 케이블의 기본 구조를 설명한다.The basic structure of a superconducting cable according to the present invention will be described.

도 1에 도시된 초전도 케이블은 포머(110), 상기 포머(110) 외부를 감싸도록 상기 포머(110)의 길이방향으로 나란히 배치되는 복수 개의 초전도 선재를 포함하는 적어도 1층 이상의 초전도 도체층(130), 상기 초전도 도체층(130)을 감싸는 절연 테이프(140), 상기 절연 테이프(140) 외부를 감싸도록 상기 포머(110)의 길이방향으로 나란히 배치되는 복수 개의 초전도 선재를 포함하여 구성되는 적어도 1층 이상의 초전도 차폐층(180)을 포함하는 코어부(100), 상기 코어부(100)를 냉각하기 위하여, 상기 코어부(100) 외측에 구비되며, 상기 코어부(100)를 냉각하기 위한 액상 냉매의 냉매유로를 구비하는 냉각부(200), 상기 냉각부(200) 외측에 구비되는 내부 금속관(300), 상기 내부 금속관(300) 외측에 구비되며, 단열재(401)가 여러 층으로 감겨진 단열층을 형성하는 단열부(400), 상기 냉각부(200)를 진공 단열시키기 위하여, 상기 단열부(400) 외부의 이격된 위치에 복수 개의 스페이서(560)를 구비하는 진공부(500), 상기 진공부(500) 외측에 구비되는 외부 금속관(600) 및, 상기 외부 금속관(600) 외측에 구비되어 시스층을 형성하는 외부자켓(700)를 포함할 수 있다.The superconducting cable shown in FIG. 1 comprises a former 110, at least one superconducting conductor layer 130 including a plurality of superconducting wires arranged in the longitudinal direction of the former 110 so as to surround the former 110 An insulating tape 140 surrounding the superconducting conductor layer 130 and a plurality of superconducting wires arranged in the longitudinal direction of the former 110 to surround the insulating tape 140, A superconducting shield layer 180 formed on the core portion 100 to cover the core portion 100 and a core layer 100 disposed on the outer side of the core portion 100 for cooling the core portion 100, A cooling unit 200 having a coolant channel for a coolant, an inner metal pipe 300 provided outside the cooling unit 200, and a heat insulating material 401 disposed outside the inner metal pipe 300, The heat insulating portion 400, which forms the heat insulating layer, A vacuum chamber 500 having a plurality of spacers 560 spaced apart from the outer surface of the heat insulating part 400 for vacuum insulation of the cooling part 200, (600), and an outer jacket (700) provided outside the outer metal pipe (600) to form a sheath layer.

순차적으로 초전도 케이블을 구성하는 각각의 구성요소를 검토하면 다음과 같다. 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 components of the superconducting cable are summarized as follows. The former 110 functions as a frame for forming a shape while providing a place for mounting a flat, flat and long superconducting wire around the former 110, and can 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 in 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, the former 110 is basically formed into a round cylindrical shape, and serves as a frame for raising the flat, long superconducting wire. The diameter of the former 110 is determined to be as close to a circular shape as possible when the superconducting wire is placed on the former 110 between the superconducting wires without considering the width of the superconducting wire.

도 1 및 도 2에 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 FIGS. 1 and 2, the former may be formed in a shape of a full center, but the former 110 is formed in a hollow pipe shape and functions as a frame for raising the superconducting wire, And the conductor wires 111 constituting the former may be constituted by copper or the like and by connecting the respective wires in parallel with the respective superconducting wires, It may also be configured to act as a conductor to the ear when a fault current occurs due to a system short circuit (fault, lightning, insulation breakdown, etc.).

전력계통에서 고장전류 발생시 귀로도체의 역할은 도체 소선(111)으로 구성되는 포머 이외에도 후술하는 바와 같이 각각의 초전도 선재에 부착되며, 상온에서 통전성이 있는 금속 재질의 통전 레이어가 존재한다. 상기 통전 레이어는 금속 재질의 테이프 형태일 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.In the power system, when a fault current is generated, the conductors of the return conductors are attached to the respective superconducting wires as well as a conductive layer made of a metal material having conductivity at room temperature in addition to formers composed of the conductor wires 111 as described later. The conductive layer may be in the form of a metal tape. A detailed description thereof will be described later.

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

후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 초전도 케이블을 구성하는 초전도 선재는 초전도 선재의 기계적 강성을 보강하기 위하여 초전도 선재의 양표면에 상온에서 통전성이 있는 금속 재질의 통전 레이어가 구비된다. 이와 같은 통전 레이어는 기계적 강성을 보강하여 초전도 선재의 권선시 비틀림 응력에 의한 끊어짐 등을 방지할 수 있다.As described below, the superconducting wire constituting the superconducting cable according to the present invention is provided with a conductive layer of a metal material having conductivity at room temperature on both surfaces of the superconducting wire to reinforce the mechanical rigidity of the superconducting wire. Such an energized layer reinforces the mechanical rigidity and can prevent the superconducting wire from being broken due to the torsional stress during the winding of the superconducting wire.

이와 같은 통전 레이어는 초전도 선재의 기계적 강성을 보강함과 동시에 단락 등의 사고 발생시 상기 포머와 함께 사고 전류의 귀로 역할을 나누어 수행할 수 있으므로, 본 발명에 따른 초전도 케이블의 포머는 종래의 일반적인 초전도 케이블을 구성하는 포머의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 뒤로 미룬다.Such an energizing layer can reinforce the mechanical rigidity of the superconducting wire, and at the same time, when an accident such as a short circuit occurs, it can be performed with the former together with the role of the ear of the fault current. Therefore, the former of the superconducting cable according to the present invention, The diameter of the former may be smaller than the diameter of the former. I will postpone the specifics.

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.The surface of the former 110 is inevitably convex because it is in the form of a strand formed by compressing a plurality of circular circular conductor wires 111 constituting the former 110 into circular shapes. Accordingly, a smoothing layer 120 may be coated on the outside of the former 110 to smooth the convex surface of the former 110. The smoothing layer 120 may be made of semiconductive 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.Between the smoothing layer 120 and the superconducting conductor layer 130, a cushion layer may be further provided although not shown in the figure. The cushion layer may be provided to protect the superconducting conductor layer using a semi-conductive 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 may be provided on the outer side of the former 110 which is planarized by the smoothing layer 120 and is surrounded by a plurality of superconducting wires 131. The first superconducting conductor layer 130a may be installed so as to surround a plurality of superconducting wires adjacent to each other and around the smoothing 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.Also, as shown in FIG. 1, the superconducting conductor layer 130 may be formed in a multi-layer structure according to the capacity of a current to be transmitted or distributed through the superconducting cable.

도 1에 도시된 실시예는 총 2층의 초전도 도체층(130a, 130b)이 구비됨이 도시된다. The embodiment shown in FIG. 1 shows a total of two superconducting conductor layers 130a and 130b.

초전도 도체층을 복층으로 구비하는 경우에는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 절연 테이프(140)가 구비될 수 있다. 상기 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 절연 테이프(140)를 배치하는 이유는 각각의 층을 구성하는 초전도 도체층(130a, 130b)의 전류의 방향성을 제어하기 위함이다. 만일, 절연 테이프(140)가 구비되지 않는다면, 전류의 패스가 흐트러져 의도된 방향으로 전류가 흐를 수 없을 수도 있기 때문이다. 상기 절연 테이프(140)에 의하여 복층으로 적층된 초전도 도체층들의 통전 방향이 일치될 수 있다.When a superconducting conductor layer is provided in a plurality of layers, an insulating tape 140 may be provided between the superconducting conductor layers 130a and 130b. The reason why the insulating tape 140 is disposed between the superconducting conductor layers 130a and 130b is to control the directionality of currents in the superconducting conductor layers 130a and 130b constituting each layer. If the insulating tape 140 is not provided, the current path may be disturbed and the current may not flow in the intended direction. The conductive direction of the superconducting conductor layers stacked in a multilayer by the insulating tape 140 can be matched.

또한, 부수적으로 상기 절연 테이프(140)를 구비하면, 각각의 초전도 도체층을 구성하는 초전도 선재의 표피효과를 방지할 수 있다. Incidentally, by providing the insulating tape 140, the skin effect of the superconducting wire composing each superconducting conductor layer can be prevented.

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.In the embodiment shown in FIG. 1, the superconducting conductor layer 130 is composed of two layers of the first superconducting conductor layer 130a and the second superconducting conductor layer 130b. However, if necessary, A conductor layer may also be provided.

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.The superconducting wires constituting each of the superconducting conductor layers 130a and 130b may be connected in parallel with the respective superconducting wires constituting the former 110. [ So that the current flowing through the superconducting wire can be classified into the fault current of the former 110 at the time of an accident such as a short-circuit (fault, lightning, insulation breakdown, destruction of superconducting condition, etc.). In this way, heat generation or damage of 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.The inner semiconductive layer 150 may be provided outside the second superconducting layer 130b provided outside the first superconducting conductor layer 130a. The inner semiconductive layer 150 may be provided to alleviate field concentration of the superconducting layer 130 and to smooth the surface electric field. Specifically, it can be provided to alleviate the electric field concentration generated at the corner portion of the superconducting wire and to even out the electric field distribution. This also applies to the outer semiconductive layer 170 described later.

상기 내부 반도전층(150)은 반도전 테이프가 권선되는 방식으로 구비될 수 있다.The inner semiconductive layer 150 may be provided in such a manner that the semiconductive 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 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 semiconductive layer 150. The insulation layer 160 may be provided to increase the dielectric strength of the superconducting cable. Generally, XLPE (Cross Linking-Polyethylene) or oil filled cable is used for insulation of high voltage cable. However, superconducting cable is cooled to cryogenic temperature for superconductivity of superconducting wire, and XLPE is broken at insulation And the oil filled cable may cause an environmental problem. Therefore, the superconducting cable according to the present invention may use insulating paper of a general paper as the insulating layer 160, May be configured in such a manner that the insulating paper is wound plural 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.Kraft paper or PPLP (Polypropylene Laminated Paper) is mainly used as the insulating paper. PPLP insulating paper is used for superconducting cable among various insulation materials considering the ease of winding and the dielectric strength.

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.The outer semiconductive layer 170 may be provided outside the insulating layer 160. The outer semiconducting layer 170 may also be provided in such a manner that the semiconducting tape is wound on the outer semiconducting layer 170. The outer semiconducting layer 170 may also be provided in order to alleviate the field concentration of the superconducting conductor layer 130 and to smooth the surface electric field. .

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 shield layer 180 may be provided outside the outer semiconductive layer 170. The method of forming the superconducting shield layer 180 may be the same as the method of forming the superconducting conductor layer 130. If the surface of the outer semiconductive layer 170 is uneven, a smoothing layer (not shown) may be provided if necessary. A superconducting wire for forming the superconducting shield layer 180 on the outside of the smoothing layer may be provided in the circumferential direction As shown in FIG.

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 composed of the second generation superconducting wire may be designed to be about 95% of the current flowing through the superconducting conductor layer, thereby minimizing the leakage magnetic field.

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 outer layer 190 may be provided on the outer side of the superconducting shield layer 180 to serve as a core of the core unit 100. The core outer layer 190 may include various tapes, binders, and the like. The core outer layer 190 serves to externally expose the core portion 100 to a cooling layer, which will be described later, and to bind all components of the core portion 100 And may be made of a metal tape such as SUS material.

이와 같은 방법으로 초전도 케이블의 코어부(100)가 구성될 수 있으며, 도 1 및 도 2에서 상기 평활층 및 상기 반도전층은 동일 재질의 단일 층으로 구성되는 것으로 도시되었으나, 필요에 따라 다양한 부속층들이 추가될 수 있다.1 and 2, the smoothing layer and the semiconductive layer are formed of a single layer of the same material, but it is also possible to use various sublayers Can be added.

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.The cooling unit 200 may be provided outside the core unit 100. The cooling unit 200 may be provided to cool the superconducting wire of the core unit 100, and the cooling unit 200 may include a circulating flow path for liquid coolant inside the cooling unit 200. The liquid-phase refrigerant (liquid nitrogen) circulates through the refrigerant passage in a cooled state so as to have a temperature of about minus -200 degrees, and is provided in the core section 100 inside the cooling section. The superconducting condition of the superconducting wire can be maintained.

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 channel provided in the cooling unit 200 may allow the liquid-phase refrigerant to flow in one direction, may be recovered from the connection box of the superconducting cable, re-cooled, and then supplied to the cooling channel of the cooling unit 200.

상기 냉각부(200) 외측에는 내부 금속관(300)이 구비될 수 있다. 상기 내부 금속관(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. An inner metal pipe 300 may be provided outside the cooling unit 200. The inner metal pipe 300 functions as an outer casing of the superconducting cable for preventing the mechanical damage of the core part 100 during installation and operation of the superconducting cable together with the outer metal pipe 600 to be described later. The superconducting cable is wound on the drum for easy manufacture and transportation. When installed, the cable wound around the drum is expanded and installed, so that bending stress or tensile stress can be continuously applied to the superconducting cable.

이러한 기계적 응력이 인가되는 상황에서도 초기 성능을 유지하도록 하기 위하여 내부 금속관(300)을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 내부 금속관(300)은 기계적 응력에 대한 강성 보강을 위하여 초전도 케이블의 길이 방향으로 융기 및 함몰이 반복되는 굴곡 구조(corrugated)를 가지며, 상기 내부 금속관(300)은 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있다.An internal metal pipe 300 may be provided to maintain the initial performance even under such a mechanical stress. Therefore, the inner metal pipe 300 has a corrugated shape in which the superconducting cable is repeatedly protruded and recessed in the longitudinal direction for reinforcing the rigidity against mechanical stress, and the inner metal pipe 300 is made of a material such as aluminum .

상기 내부 금속관(300)은 상기 냉각부(200) 외측에 구비되므로, 액상 냉매의 온도에 대응되는 극저온일 수 있다. 따라서, 상기 내부 금속관(300)은 저온부 금속관으로 구분될 수 있다.Since the internal metal pipe 300 is provided outside the cooling unit 200, it may be a very low temperature corresponding to the temperature of the liquid refrigerant. Therefore, the inner metal pipe 300 may be divided into a low-temperature metal pipe.

상기 단열층은 멀티 레이어 인슐레이션(MLI, Multi Layer Insulation)을 구성하고, 상기 내부 금속관(300) 측으로 열침입이 발생되는 것을 차단하기 위하여 구비될 수 있다.The heat insulating layer may be provided to form multi layer insulation (MLI) and to prevent heat intrusion to the inner metal pipe 300 side.

특히, 상기 내부 금속관(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.Particularly, since the internal metal pipe 300 is made of a metal material, it is easy to perform heat invasion or heat exchange by conduction, so that the heat insulating part 400 can minimize heat exchange or heat invasion by conduction, It is possible to obtain an effect of preventing heat exchange or heat penetration by radiation due to the film material.

상기 단열부(400)를 구성하는 단열재는 도 3을 참조하여 자세하게 설명한다.The heat insulating material constituting the heat insulating portion 400 will be described in detail with reference to FIG.

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 500 may be provided outside the heat insulating part 400. The vacuum chamber 500 may be provided to minimize heat transfer due to convection in the direction of the heat insulating layer, which may be generated when the heat insulating portion 400 does not provide sufficient heat insulation.

상기 진공부(500)는 상기 단열부(400) 외측에 이격 공간을 형성하고, 상기 이격 공간을 진공화시키는 방법으로 형성할 수 있다.The vacuum chamber 500 can be formed by forming a space outside the heat insulating part 400 and vacuuming the 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 1 및 도 2에 도시된 초전도 케이블(1000)은 4개의 스페이서가 구비되는 것으로 도시되었으나 그 개수는 증감될 수 있다.The vacuum chamber 500 may be provided with at least one spacer 560 to form a physical spacing space, which is provided to prevent heat penetration due to convection from the outside to the core portion from the outside. In order to prevent the outer metal pipe 600 and the like provided on the outer side of the spacing space in the vacuum chamber 500 from contacting the heat insulating part 400 on the inside of the vacuum chamber 500 in the entire area of the superconducting cable, At least one spacer 560 may be provided in the superconducting cable 530, and may be increased or decreased depending on the type or size of the superconducting cable or the spacer. Although the superconducting cable 1000 shown in FIGS. 1 and 2 is shown as having four spacers, the number of superconducting cables 1000 can 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 core 100, specifically, to surround the heat insulating part 400 in a spiral or a circular shape.

상기 스페이서(560)의 개수는 본 발명에 따른 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 the spacers 560 may be three to five spacers in the superconducting cable according to the present invention. The spacers form a spacing space to prevent heat exchange by conduction. The structure of the spacers may be a single layer or a multi-layer structure.

상기 스페이서(560)는 다양한 수지 재질, 예를 들면 폴리 에틸렌(PE) 재질일 수 있다.The spacer 560 may be made of various resin materials, for example, polyethylene (PE).

또한, 상기 스페이서(560)는 필요에 따라 불소 수지(예를 들면, 불화 폴리 에틸렌(PTFE, Poly Tetra Fluoro Ethylene, 테프론(Teflon, 상표명)) 재질로 구성되거나, 일반 수지(예를 들면, 폴리 에틸렌) 재질로 구성된 뒤 표면이 불소 수지(예를 들면, 불화 폴리 에틸렌)로 코팅될 수 있다.The spacer 560 may be made of a fluororesin (for example, PTFE, Teflon ™, or the like) or may be made of a general resin (for example, polyethylene ) Back surface may be coated with a fluororesin (e.g., fluorinated polyethylene).

불화 폴리 에틸렌은 불소수지의 일종으로, 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. Fluorinated polyethylene is a kind of fluororesin. It forms a very stable compound due to strong chemical bonding between fluorine and carbon, and has nearly complete chemical inertness and heat resistance, non-tackiness, excellent insulation stability and low coefficient of friction.

또한, 불화 폴리 에틸렌은 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 3 밀리미터(mm) 내지 8 밀리미터(mm)일 수 있다. 상기 스페이서(560)의 단면 형태는 원형, 삼각형, 사각형, 별형 등의 다양한 형태가 가능하다.Since the fluorinated polyethylene has a certain degree of flexibility, it can spirally wrap the heat insulating part 400 and can be disposed in the longitudinal direction of the superconducting cable, and since the heat insulating part 400 has a certain strength, And the outer metallic pipe 600. The external space of the vacuum cleaner 500 can be used to physically maintain the spacing space. The diameter of the spacer 560 may be between 3 millimeters (mm) and 8 millimeters (mm). The cross-sectional shape of the spacer 560 may be circular, triangular, square, star-shaped, or the like.

상기 스페이서(560)이 구비된 상기 진공부(500) 외측에는 외부 금속관(600)이 구비될 수 있다. 상기 외부 금속관(600)은 상기 내부 금속관(300)과 동일한 형태와 재질로 구성될 수 있으며, 상기 외부 금속관(600)은 상기 내부 금속관(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.The outer metal pipe 600 may be provided outside the vacuum chamber 500 provided with the spacer 560. The outer metal pipe 600 may have the same shape and material as the inner metal pipe 300 and the outer metal pipe 600 may have a larger diameter than the inner metal pipe 300, It is possible to form a spacing space. A detailed description of the spacer 560 is omitted hereafter.

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 outer jacket 700 may be provided outside the outer metal pipe 600 to perform an outer function for protecting the inside of the superconducting cable. The outer jacket may be a sheath constituting the outer jacket 700 of a conventional power cable. The outer jacket 700 can prevent corrosion of the metal pipe 600 and the like inside the outer jacket 700 and prevent damage to the cable due to external force. Polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), and the like.

도 3은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 단열부를 구성하는 단열재의 다단 탈피된 사시도를 도시한다.FIG. 3 is a perspective view showing a multi-stage unmolded insulating material constituting the heat insulating portion of the superconducting cable according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 단열재(410)는 단열 필름(411)과 이격부재(412)가 교번하여 복수 회 적층되는 구조를 갖는다.As shown in FIG. 3, the heat insulating material 410 has a structure in which the heat insulating film 411 and the spacing members 412 are alternately stacked a plurality of times.

상기 단열 필름(411)은 반사율이 좋은 박막 형태의 금속 재질, 예를 들면 알루미늄 필름으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 단열재(410)는 단열 필름이 3장 내지 5장으로 구성될 수 있으며, 각층의 단열 필름(411) 사이에 이격 부재(412)가 구비될 수 있다.The heat insulating film 411 may be formed of a metal material in a thin film form having a good reflectance, for example, an aluminum film. The heat insulating material 410 may include three to five heat insulating films, and the spacing members 412 may be provided between the heat insulating films 411 of the respective layers.

상기 이격부재(412)는 각각의 층을 형성하는 단열 필름(411)을 상호 이격시켜 단열 필름(411)이 상호 접촉되는 것을 방지하여 열전도 등을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 단열 필름(411)은 반사율이 좋은 금속재질로 구성되므로 복사 열침입을 방지하는 역할을 수행하지만, 전도에 의한 열침입은 재질적인 특성으로 방지되지 않는다.The spacing member 412 may isolate the heat insulating films 411 forming each layer to prevent mutual contact of the heat insulating films 411 to block heat conduction and the like. That is, since the heat insulating film 411 is made of a metal material having a good reflectance, the heat insulating film 411 plays a role of preventing radiation heat penetration, but heat invasion by conduction is not prevented by the material characteristics.

따라서, 단열재(410)를 구성하는 단열 필름(411) 사이에 이격 부재(412)를 추가하여 복사 및 열전도에 의한 열침입을 함께 차단 또는 최소화할 수 있다.Therefore, the spacing member 412 can be added between the heat insulating films 411 constituting the heat insulating material 410 to block or minimize heat intrusion by radiation and heat conduction.

상기 이격 부재(412)는 열전도율이 낮은 섬유 재질이라면 다양한 소재가 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 이격 부재(412)는 섬유 재질의 시트 형태로 구성될 수 있으며, 접촉면적을 최소화하여 열전도는 차단하되 단열 필름의 상호 간의 접촉은 차단될 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.The spacing member 412 may be made of various materials as long as the spacing member 412 is made of a fiber material having a low thermal conductivity. Specifically, the spacing member 412 may be formed in the form of a sheet of a fibrous material, and preferably has a structure that minimizes the contact area to block heat conduction, but can prevent mutual contact between the heat insulating films.

상기 단열 필름(411)은 적어도 일면이 복사열의 반사면으로 가공될 수 있다. 즉, 상기 단열 필름(411)의 일면에만 반사면이 구비될 수도 있고, 양면 모두에 반사면 가공이 수행될 수 있다. 상기 단열부(400)는 주로 일정한 방향성이 있는 복사 열침입을 차단하기 위하여 구비되지만, 양면 모두에 반사면이 구비된 단열 필름(411)을 사용하는 경우, 복사 열침입이 양면으로 차단되어 효율적으로 복사 열침입을 차단하여 단열 효과를 향상시킬 수 있다.At least one surface of the heat insulating film 411 may be processed into a reflecting surface of radiant heat. That is, the heat insulating film 411 may be provided with a reflecting surface only on one side, or both sides may be subjected to a reflecting surface processing. When the heat insulating film 411 having both reflective surfaces is used, the radiation heat penetration is blocked at both sides, and the heat is efficiently The heat insulation effect can be improved by blocking the radiation heat intrusion.

정리하면, 상기 단열재(410)는 이격된 3층 내지 5층의 단열 필름(411), 각각의 단열 필름(411) 사이에 배치되는 이격 부재(412)를 포함하여 구성될 수 있다.In summary, the heat insulating material 410 may include a three-layer to five-layer heat insulating film 411 spaced apart, and a spacing member 412 disposed between the respective heat insulating films 411.

그리고 도 3에 도시된 단열재(410)가 3겹 내지 5겹으로 적층되면 하나의 단열부재(MLI TAPE, 미도시)를 구성할 수 있다.When the heat insulating material 410 shown in FIG. 3 is stacked in three to five layers, one heat insulating member (MLI TAPE, not shown) can be formed.

상기 단열재(410)로 구성된 단열부재는 폭(w)이 100 밀리미터(mm) 내지 250 밀리미터(mm)가 되도록 커팅되어 구성될 수 있다.The heat insulating member composed of the heat insulating material 410 may be cut to have a width w ranging from 100 mm to 250 mm.

상기 단열재(410)로 구성된 단열부재는 상기 냉각부(200)를 구획하는 내부 금속관(300) 외측에 복층으로 적층되도록 나선형으로 권선된다.The heat insulating member composed of the heat insulating material 410 is spirally wound so as to be laminated on the outer side of the inner metal tube 300 partitioning the cooling part 200 in a multilayered manner.

상기 단열재(410)로 구성된 단열부재를 권선하여 형성된 단열부(400)에 의하여 복사열 및 전도열을 효율적으로 차단시킬 수 있으므로 코어부 내측으로 복사 또는 전도에 의한 열침입을 최소화할 수 있다.Radiation heat and conduction heat can be efficiently blocked by the heat insulating part 400 formed by winding the heat insulating member composed of the heat insulating material 410, thereby minimizing thermal intrusion by radiation or conduction to the inside of the core part.

넓은 면적을 갖는 단열 필름과 이격 부재를 3층 내지 5층으로 교번하여 적층된 상기 단열재(410)로 구성된 단열부재의 폭이 100 밀리미터(mm) 내지 250 밀리미터(mm)가 되도록 하기 위해 레이저 커팅이 수행될 수 있다.In order to make the width of the heat insulating member composed of the heat insulating material 410 laminated alternately with the heat insulating film having a large area and the spacing members alternately from 3 to 5 layers to have a width of 100 to 250 millimeters .

상기 단열재(410)로 구성된 단열부재가 레이저 커팅 과정에서 절단면(410c) 상에서 단열 필름은 상호 접합될 수 있으며, 레이저 커팅에 의하여 커팅된 커팅면에서 적층된 단열 테이프의 경계는 임의 구간의 절단면(410c) 중 10 센티미터(cm) 이하의 길이에서 5 밀리미터(mm) 이상의 분리영역이 존재하지 않는 것이 바람직하다.The heat insulating films composed of the heat insulating material 410 can be bonded to each other on the cut surface 410c in the laser cutting process and the boundaries of the heat insulating tapes stacked on the cut surface cut by the laser cutting are cut along the cut surface 410c It is preferable that there is no separation region of 5 mm (mm) or more at a length of 10 cm (cm) or less.

즉, 일정한 거리 간격, 약 10 센티미터(cm)를 기준으로 각각의 층을 구성하는 단열 필름(411) 간의 절단면에서의 접합이 5 밀리미터(mm) 이상이 분리된 구간이 존재하는 경우 불량으로 처리되는 것이 바람직하다.That is, in the case where there is a section separated by 5 millimeters (mm) or more from the cut surface between the heat insulating films 411 constituting each layer based on a predetermined distance interval, about 10 centimeters (cm) .

그리고, 상기 단열재(410)로 구성된 단열부재의 측면은 전술한 바와 같이 레이저 커팅에 의하여 접합되는 상태가 되므로 케이블의 제조 과정에서 각각의 층별로 잔존하는 기체가 외부 배출이 가능하도록 단열 필름(411)은 미리 결정된 간격으로 타공되어 형성되는 배출홀(411h)이 구비될 수 있다. 상기 배출홀의 크기 또는 간격은 단열재의 폭 등에 따라 변경될 수 있다.Since the side surface of the heat insulating member 410 is joined by laser cutting as described above, the heat insulating film 411 is formed so that the gas remaining in each layer can be discharged to the outside during the manufacturing process of the cable. A discharge hole 411h may be formed by puncturing at a predetermined interval. The size or the interval of the discharge holes may be changed according to the width of the heat insulating material or the like.

상기 단열재(410)로 구성된 단열부재에 형성된 상기 배출홀(411h)의 간격은 단열부재의 길이방향으로 110 밀리미터(mm) 내지 180 밀리미터(mm)일 수 있다.The distance between the discharge holes 411h formed in the heat insulating member formed of the heat insulating material 410 may be 110 mm to 180 mm in the longitudinal direction of the heat insulating member.

잔존하는 기체의 배출 기능을 강화하기 위하여 상기 배출홀(411h)의 간격을 110 밀리미터(mm) 이하로 하는 경우, 배출 기능은 향상되지만 배출홀(411h)을 통한 열침입이 커져 단열성능이 저하되고 상기 배출홀(411h)의 간격을 180 밀리미터(mm) 이상으로 하는 경우 잔존 기체가 충분히 제거되지 않음을 실험적으로 확인하였다.When the interval between the discharge holes 411h is set to 110 mm or less in order to enhance the discharging function of the residual gas, the discharge function is improved, but the heat penetration through the discharge hole 411h is increased, It is experimentally confirmed that when the interval between the discharge holes 411h is set to 180 millimeters (mm) or more, the residual gas is not sufficiently removed.

상기 단열재(410)로 구성된 단열부재를 내부 금속관(300) 외측에 미리 결정된 중첩량이 되도록 나선형으로 권선하는 경우, 수십 층의 단열 필름이 케이블 단면의 반지름 방향으로 단열에 활용될 수 있다.When the heat insulating member composed of the heat insulating material 410 is spirally wound to a predetermined overlapping amount outside the inner metal tube 300, several tens of the heat insulating films can be used for heat insulation in the radial direction of the cable cross section.

그리고, 상기 단열재부재를 나선형으로 권선하는 경우 인접한 단열부재와 중첩량(폭)이 단열부재의 폭의 1/4 내지 1/2, 바람직한 예로서 1/3가 되도록 할 수 있다.When the heat insulating member is spirally wound, the overlapping amount (width) with the adjacent heat insulating member may be 1/4 to 1/2 of the width of the heat insulating member, and preferably, 1/3.

상기 단열부(400)를 구성하는 단열부재의 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 the heat insulating members constituting the heat insulating part 400 can be adjusted to minimize heat penetration. It is important to use the appropriate number of layers because the heat shielding effect is lowered by the convection heat blocking effect and the thinning of the vacuum layer due to the convection.

또한, 상기 단열부(400)를 구성하는 단열부재는 케이블의 길이방향을 따라 나선형으로 일정한 방향으로 복층으로 권선됨은 전술한 바와 같다. 그리고 내부 금속관(300) 및 외부 금속관(600)의 코러케이션 구조 역시 나선형으로 형성되는 것이 일반적이다.In addition, the heat insulating members constituting the heat insulating part 400 are spirally wound along the longitudinal direction of the cable in a predetermined direction as described above. The corrugation structure of the inner metal pipe 300 and the outer metal pipe 600 is also generally formed in a spiral shape.

따라서, 내부 금속관(300) 등의 굴곡 구조의 골과 마루가 나선형으로 구성되는 경우, 상기 단열부(400)를 구성하는 단열부재가 권선되는 방향 및 권선각도가 내부 금속관 등의 굴곡 구조의 골과 마루의 방향 및 각도와 일치되는 경우에는 단열재가 골과 마루 사이에 안착되어 골과 마루 형상에 따른 이격 공간을 제거하게 되어, 열전도에 의한 열침입 가능성을 높일 수 있다.Therefore, when the valley and the floor of the bending structure such as the inner metal pipe 300 are formed in a spiral shape, the direction in which the heat insulating member constituting the heat insulating part 400 is wound and the winding angle are different from each other, When the direction and the angle of the floor are matched with each other, the heat insulating material is seated between the corrugated floor and the floor, thereby removing the space depending on the shape of the floor and the floor, thereby increasing the possibility of heat penetration by heat conduction.

따라서, 상기 단열부(400)를 구성하는 단열부재가 권선되는 방향 및 권선각도가 내부 금속관 등의 굴곡 구조의 골과 마루의 방향 및 각도는 서로 다르게 설정되는 것이 바람직하며, 특히 단열재를 최초로 권선하기 위한 권선 시점에서 내부 금속관의 골 또는 홈에 단열재가 안착되지 않도록 권선하는 것이 중요하다.Therefore, it is preferable that directions and angles of the valley and the valley of the bent structure such as the inner metal tube are different from each other in the direction in which the heat insulating member constituting the heat insulating part 400 is wound and the winding angle is set to be different from each other. It is important to wind the insulator so that the insulator does not get caught in the valley or groove of the inner metal tube at the time of winding for the winding.

도 4는 본 발명에 따른 초전도 케이블의 다른 실시예를 도시하며, 도 5은 도 4에 도시된 초전도 케이블이 수평방향으로 설치된 상태의 단면도를 도시한다. FIG. 4 illustrates another embodiment of a superconducting cable according to the present invention, and FIG. 5 illustrates a cross-sectional view of the superconducting cable shown in FIG. 4 in a horizontal direction.

도 1 내지 도 3을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다. 도 4 및 도 5에 도시된 실시예는 초전도 케이블에 구비된 코어부(100)의 개수가 3개인 3상 초전도 케이블을 도시한다. The description with reference to Figs. 1 to 3 will be omitted. 4 and 5 illustrate a three-phase superconducting cable in which the number of core units 100 provided in a superconducting cable is three.

3상 초전도 케이블은 각각의 코어부(100)가 독립적으로 냉각부(200)를 구비하는 구조가 아니라 3개의 코어부(100) 외측에 냉각부(200)를 공유하는 구조를 가질 수 있으며, 상기 냉각부(200) 외측에 진공부(500) 역시 공유되는 구조일 수 있다. The three-phase superconducting cable may have a structure in which the core units 100 share the cooling unit 200 outside the three core units 100 instead of having the cooling unit 200 independently, And the vacuum 500 may also be shared outside the cooling unit 200.

도 4 및 도 5에 도시된 초전도 케이블 역시 전도 또는 복사에 의한 열침입을 최소화할 수 있는 도 3에 도시된 단열재(400)를 적용하여 극저온 상태로 유지되어야 하는 코어부 측으로 열침입이 발생되는 것을 최소화할 수 있음은 마찬가지이다.The superconducting cable shown in FIG. 4 and FIG. 5 also has a structure in which thermal invasion is generated to the core portion side to be maintained at a cryogenic temperature by applying the heat insulating material 400 shown in FIG. 3 that minimizes thermal invasion by conduction or radiation The same is true for minimization.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. . It is therefore to be understood that the modified embodiments are included in the technical scope of the present invention if they basically include elements of the claims of the present invention.

1000 : 초전도 케이블
100 : 코어부
130 : 초전도 도체층
180 : 초전도 차폐층
200 : 냉각부
300 : 내부 금속관
400 : 단열부
500 : 진공부
560 : 스페이서
600 : 외부 금속관
700 : 외부자켓
1000: Superconducting cable
100: core part
130: superconducting conductor layer
180: superconducting shield layer
200:
300: internal metal tube
400:
500: the jeans study
560: Spacer
600: outer metal tube
700: Outer jacket

Claims (8)

포머, 초전도 도체층, 절연층 및 초전도 차폐층이 순차적으로 구비되는 코어부;
상기 코어부 외측에 냉각유를 통한 냉매로 코어부를 냉각시키는 냉각부;
상기 냉각부 외측에 열침입을 방지하기 위한 단열부;
상기 단열부 외측에 구비되는 진공 이격공간으로 구성되는 진공부;를 포함하며,
복수 장의 금속 재질의 단열 필름 및 각각의 단열 필름 사이에 개재된 이격 부재로 구성된 단열재를 3겹 내지 5겹으로 적층하여 단열부재를 구성하고,
상기 단열부는 상기 단열부재를 폭이 100 밀리미터(mm) 내지 250 밀리미터(mm)가 되도록 커팅하여 상기 냉각부 외측에 나선형으로 복수 회 권선하는 방법으로 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
A core part including a superconducting layer, a former, a superconducting conductor layer, an insulating layer, and a superconducting shielding layer sequentially;
A cooling part for cooling the core part with coolant through the cooling oil outside the core part;
A heat insulating portion for preventing heat penetration outside the cooling portion;
And a vacuum spacing space provided outside the heat insulating portion,
A heat insulating member is formed by laminating three to five layers of a heat insulating material composed of a heat insulating film of a plurality of metal members and a spacing member interposed between the respective heat insulating films,
Wherein the heat insulating portion is formed by cutting the heat insulating member to have a width of 100 mm to 250 mm and winding the heat insulating member a plurality of turns spirally outside the cooling portion.
제1항에 있어서,
상기 단열재는 단열 필름이 3층 내지 5층으로 적층되어 제조되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
The method according to claim 1,
Wherein the heat insulating material is manufactured by stacking three to five layers of heat insulating films.
제1항에 있어서,
상기 이격 부재는 섬유 재질의 시트 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
The method according to claim 1,
Wherein the spacing member is formed in a sheet form of a fiber material.
제1항에 있어서,
상기 단열 필름은 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
The method according to claim 1,
Wherein the heat insulating film is made of aluminum.
제4항에 있어서,
상기 단일 필름은 길이 방향으로 미리 결정된 간격으로 타공에 의하여 형성되는 배출홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
5. The method of claim 4,
Wherein the single film is provided with a discharge hole formed by punching at predetermined intervals in the longitudinal direction.
제1항에 있어서,
상기 단열부재를 나선형으로 권선하는 경우 중첩량은 단열부재 폭의 1/4 내지 1/2인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
The method according to claim 1,
Wherein when the heat insulating member is spirally wound, the superimposed amount is 1/4 to 1/2 of the width of the heat insulating member.
제1항에 있어서,
상기 냉각부는 내부 금속관에 의하여 구획되고 내부에 냉매 유로가 구비되고, 상기 단열부를 구성하는 상기 단열재가 권선되는 방향 및 권선각도는 상기 내부 금속관 등의 굴곡 구조의 골과 마루의 방향 및 각도는 서로 다르게 설정되는 특징으로 하는 초전도 케이블.
The method according to claim 1,
The direction and angle of winding of the heat insulating material constituting the heat insulating portion are different from each other in the direction and angle of the valley of the curved structure such as the inner metal pipe or the like Superconducting cable with feature set.
제1항에 있어서,
상기 단열재로 구성된 단열부재에 형성된 상기 배출홀의 간격은 단열부재의 길이방향으로 110 밀리미터(mm) 내지 180 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.
The method according to claim 1,
Wherein a distance between the discharge holes formed in the heat insulating member composed of the heat insulating material is 110 mm to 180 mm in the longitudinal direction of the heat insulating member.
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