KR20170009253A - Superconducting cable - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초전도 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 진공 단열을 위하여 구비된 진공부의 이격 상태가 보장됨과 동시에 진공부 상에 구비되는 스페이서를 통한 전도에 의한 외부의 열침입을 최소화할 수 있는 초전도 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a superconducting cable. More particularly, the present invention relates to a superconducting cable capable of minimizing external heat penetration due to conduction through a spacer provided on a vacuum stage, while maintaining a vacuum state for vacuum insulation.
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.
이러한 초전도 케이블은 일반적으로 전력 전송을 위한 초전도 선재로 구성된 초전도 도체층과 함께 초전도 도체층에 의하여 유도되는 전자기 등의 차폐를 위한 초전도 차폐층을 구비할 수 있다. 상기 초전도 차폐층 역시 초전도 도체층과 마찬가지로 고가의 초전도 선재로 구성된다.Such a superconducting cable generally includes a superconducting conductor layer composed of superconducting wires for power transmission, and a superconducting shielding layer for shielding electromagnetic waves induced by the superconducting conductor layer. The superconducting shield layer is formed of an expensive superconducting wire as well as the superconducting conductor layer.
즉, 초전도 도체층에서 전송되는 전력에 의하여 유도되는 전자기파는 초전도 차폐층을 통해 차폐될 수 있다.That is, the electromagnetic wave induced by the power transmitted from the superconducting conductor layer can be shielded through the superconducting shielding layer.
지금까지 개발된 BSCCO계의 1세대 초전도 선재는 비교적 간편한 기계가공법으로 제조가 가능하지만, BSCCO(Bi-2223, Bi-2212) 초전도 선재의 결정배향 특성상, 77 K 온도에서의 임계 전류밀도(Jc)를 10만 A/cm2 이상으로 향상시키는데 한계가 있고, 원가 구성에서 선재의 시스물질인 Ag 가격이 고가이기 때문에 성능대비가격을 낮추는 것이 어려워서, 최근 1세대 초전도 선재의 제조 및 사용이 감소하였다.The BSCCO first-generation superconducting wire can be manufactured by a relatively simple machining method. However, due to the crystal orientation characteristics of BSCCO (Bi-2223, Bi-2212) superconducting wire, the critical current density Jc at 77 K, the 100,000 limit in improving the a / cm 2 or more, and difficult to because of high cis substance Ag price of the wire is at cost configured to lower the performance-to-price, in recent years the production and use of the first generation of superconducting tape were reduced.
반면 2세대 초전도 선재는 금속 기판위에 산화물막이 복층으로 증착된 형태를 하고 있어서 코팅 컨덕터(coated conductor)라고 부른다.On the other hand, the second-generation superconducting wire is a coated conductor in which oxide films are deposited in layers on a metal substrate.
YBCO나 REBCO계의 2세대 초전도 선재는 자기장에서의 임계전류 특성이 높고 임계전류밀도가 1세대인 BSCCO 선재에 비하여 수십 배 이상으로 훨씬 높기 때문에 1990년대 초부터 1세대 고온 초전도 선재를 대체할 수 있는 차세대 초전도 선재로 주목 받으며 활발하게 다양한 제조 공정들이 개발되고 있다.The second generation superconducting wire of YBCO or REBCO system has a high critical current characteristic in the magnetic field and a much higher tensile current density than the first generation BSCCO wire, so it can replace the first generation high temperature superconducting wire from the early 1990s Various fabrication processes have been actively developed with the attention as a next generation superconducting wire.
초전도 시스템은 극저온에서 초전도체의 저항이 제로에 수렴하는 특성을 사용하여 상대적으로 낮은 전압에서도 많은 양의 전류를 송전할 수 있다는 장점을 사용하기 위해서는 초전도 케이블의 초전도 조건을 조성하기 위해서는 초전도 케이블을 구성하는 초전도체의 극저온 환경이 보장되어야 한다.In order to use superconducting system's advantage that superconductor's resistance converges to zero at cryogenic temperature and can transmit a large amount of current even at relatively low voltage, superconducting cable The cryogenic environment of the superconductor should be ensured.
따라서, 초전도체의 초전도 조건인 극저온 형성을 위하여, 초전도 케이블은 코어부 외측에 냉각 유로를 통해 액상 냉매를 유동시키는 냉각부를 구비하고, 더 나아가 상기 냉각부 외측에 진공부를 형성하여 냉각된 초전도체를 진공 단열시켜, 초전도체의 초전도 조건을 유지할 수 있다.Therefore, in order to form a cryogenic temperature, which is a superconducting condition of a superconductor, a superconducting cable has a cooling part for flowing a liquid coolant through a cooling channel on the outside of the core part, further forming a vacuum on the outside of the cooling part, The superconducting condition of the superconductor can be maintained.
이 경우, 냉각 유로에 의하여 형성되는 냉각부는 내부 금속관에 의하여 구획되고, 내부 금속관 외측에는 열침입 방지를 위한 단열재가 권선된 단열부가 구비된다.In this case, the cooling section formed by the cooling flow passage is partitioned by the inner metal tube, and the insulating section provided with the heat insulating material for preventing the heat penetration is provided outside the inner metal tube.
상기 단열부 외측에는 스페이서가 구비되는 진공 이격 공간에서 대류에 의한 열침입을 차단하기 위한 진공부가 구비되며 진공부는 외부 금속관(600)에 의하여 구획된다.A vacuum part for blocking heat penetration by convection in a vacuum space provided with a spacer is provided on the outer side of the heat insulating part, and the vacuum part is partitioned by an
초전도 케이블 내부에 진공부를 형성하는 방법은 진공을 형성할 수 있는 이격 공간을 확보하고, 그 공간 내부에 복수 개의 스페이서를 구비하여 이격 공간의 내측면과 외측면 즉 단열재가 권선되어 형성되는 단열부와 외부 금속관(600)의 내면이 접촉되는 것을 방지할 수 있다.A method of forming a vacuum in a superconducting cable includes securing a space for forming a vacuum and providing a plurality of spacers in the space to form an inner surface and an outer surface of the space, And the inner surface of the
이와 같은 스페이서는 물리적으로 이격 공간을 형성하여 진공부를 형성할 수 있도록 하지만 스페이서 자체를 통한 열전도 현상에 따른 열침입량이 적지 않다.Such a spacer can physically form a spacing space to form a vacuum, but the amount of heat penetration due to heat conduction through the spacer itself is not so small.
도 8은 종래의 초전도 케이블이 수평방향으로 설치된 상태에서의 단면도를 도시한다. 종래의 초전도 케이블은 초전도 케이블은 포머(110), 상기 포머(110) 외부를 감싸도는 초전도 도체층(130), 상기 초전도 도체층(130)을 감싸는 절연층(140), 상기 절연층(140) 외부를 감싸는 적어도 1층 이상의 초전도 차폐층(180)을 포함하는 코어부(100), 상기 코어부(100)를 냉각하는 냉각부(200), 상기 냉각부(200) 외측에 구비되는 내부 금속관(300), 상기 내부 금속관(300) 외측에 구비되는 단열부(400), 상기 단열부(400) 외측을 이격시켜 진공 단열하기 위한 진공부(500)를 포함하고, 진공부 내측에는 스페이서(560)가 복수 개 구비될 수 있다.8 is a cross-sectional view of a conventional superconducting cable in a state in which it is installed in a horizontal direction. The conventional superconducting cable includes a superconducting cable including a former 110, a superconducting conductor layer 130 surrounding the former 110, an
상기 외부 금속관(600)의 내측면은 진공부(500)에 구비된 스페이서(560)에 의하여 상기 단열부(400)와 직접 접촉되는 것은 방지될 수 있다. 외부 상온으로부터 내부로의 열칩입은 대류, 복사 및 전도 등의 유형으로 발생될 수 있으며, 대류에 의한 열침입은 진공부(500)를 통해서 방지 또는 최소화될 수 있으며, 복사에 의한 열침입은 반사물질로 코팅된 단열재가 복수 회 권선된 절연부(400) 등에 의하여 차단될 수 있다. The inner surface of the
종래 소개된 초전도 케이블은 단열부와 외부 금속관(600) 사이의 이격 공간을 유지하기 위하여 복수 개의 스페이서를 사용하여 진공부의 내측과 외측을 구획하는 단열부와 외부 금속관(600)의 접촉을 차단하였으나, 스페이서를 통한 열침입 역시 스페이서의 개수에 비례하여 증가되므로 스페이서가 모자라 단열부와 외부 금속관(600)이 접촉되어 열침입이 증가되는 것도 바람직하지 않고, 단열부와 외부 금속관(600)이 접촉되는 것을 방지하기 복수 개의 스페이서를 구비하는 경우 스페이서를 통한 열침입이 증가하는 것도 바람직하지 않다.The conventional superconducting cable uses a plurality of spacers to maintain the spacing between the heat insulating portion and the
따라서, 이러한 종래의 초전도 케이블의 열침입량을 줄이기 위해서는 진공부를 구획하는 단열부와 외부 금속관(600)이 접촉되는 것이 방지되어야 함과 동시에 스페이서 자체를 통한 열침입도 최소화하는 것이 필요하다.Therefore, in order to reduce the heat penetration amount of the conventional superconducting cable, it is necessary to prevent the heat insulating part for partitioning the vacuum and the
본 발명은 진공 단열을 위하여 구비된 진공부의 이격 상태가 보장됨과 동시에 진공부 상에 구비되는 스페이서를 통한 전도에 의한 외부의 열침입을 최소화할 수 있는 초전도 케이블을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention provides a superconducting cable capable of minimizing external heat penetration due to conduction through a spacer provided on a vacuum chamber while ensuring a vacuum state for vacuum insulation for vacuum insulation. do.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 포머, 상기 포머 외측에 구비되는 초전도 도체층, 상기 초전도 도체층 외측의 절연층, 상기 절연층 외측의 초전도 차폐층을 포함하는 코어부, 상기 코어부 외측에 구비되며, 상기 코어부를 냉각하기 위한 액상 냉매의 순환유로가 내측에 구비되는 내부 금속관, 상기 내부 금속관 외측에 구비되며, 단열재가 복수 회 감겨져 구성되는 단열부, 상기 단열부 외측에 이격되어 구비되며 내부가 진공 상태로 유지되는 외부 금속관(600), 상기 단열재 외측에 상기 단열부와 상기 외부 금속관(600)의 접촉을 방지하기 위하여 권선 피치가 200 밀리미터(mm) 내지 800 밀리미터(mm)가 되도록 권선된 스페이서 및, 상기 외부 금속관(600)을 감싸는 외부자켓;을 포함하는 초전도 케이블을 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a superconducting thin film transistor, comprising the steps of forming a superconducting layer on a substrate, forming a superconducting conductor layer on the outer side of the superconducting conductor layer, An inner metal tube having a circulating flow path for the liquid coolant for cooling the core portion; a heat insulating portion provided on the outer side of the inner metal tube and wound around the heat insulating material a plurality of times; (Mm) to 800 millimeters (mm) so as to prevent contact between the heat insulating portion and the
여기서, 상기 초전도 케이블의 길이당 중량은 10 Kg/m 내지 12 Kg/m일 수 있다.Here, the weight per length of the superconducting cable may be 10 Kg / m to 12 Kg / m.
그리고, 상기 스페이서는 1개가 구비되고 스페이서의 직경은 5 밀리미터(mm) 내지 7 밀리미터(mm)일 수 있다.In addition, one of the spacers may be provided and the diameter of the spacer may be 5 millimeters (mm) to 7 millimeters (mm).
또한, 상기 스페이서는 불화 폴리 에틸린으로 구성될 수 있다.Further, the spacer may be composed of fluorinated polyethylenes.
그리고, 상기 불화 폴리 에틸렌은 물리적 성질로는 열전도율은 ASTM C177 규정에 단위 (10-4cal/㎝.sec.℃) 6 이하이고, 기계적 성질로는 ASTM 시험 방법에 의한 인장강도는 175 kgf/cm2 이상, 탄성율은 3000kgf/cm2 이상, 압축강도 100 kgf/cm2 이상일 수 있다.The physical properties of the fluorinated polyethylene have a thermal conductivity of not more than 6 (10-4 cal / cm.sec. ° C) 6 according to ASTM C177, and a tensile strength according to ASTM test method of 175 kgf / cm 2 or more, the elastic modulus may be greater than or equal to 3000kgf / cm 2 or higher, the compression strength of 100 kgf / cm 2.
또한, 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관(600)은 골과 마루가 반복되어 나선형으로 형성된 코러게이션 굴곡 구조를 가지며, 상기 스페이서의 권선 방향과 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관(600)의 골 또는 마루 구조가 형성된 나선 방향은 서로 다를 수 있다.The inner metal pipe or the
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 포머, 초전도 도체층 및 초전도 차폐층을 포함하는 코어부, 상기 코어부 외측에 구비되며, 상기 코어부를 냉각하기 위한 액상 냉매의 순환유로를 포함하는 냉각부, 상기 냉각부 외측에 복사에 의한 열침입을 차단하기 위하여 구비되는 단열부, 상기 단열부 외측을 나선형으로 감싸고, 직경이 5 밀리미터(mm) 내지 7 밀리미터(mm)이며 불화 폴리 에틸린 재질로 구성된 하나의 스페이서, 상기 스페이서에 의하여 상기 단열부와 접촉이 차단되도록 상기 단열부 외측에 구비되는 외부 금속관 및, 상기 외부 금속관을 감싸는 외부자켓을 포함하는 초전도 케이블을 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a cooling system for a refrigerator including a core unit including a former, a superconducting conductor layer, and a superconducting shielding layer, A heat insulating part provided outside the cooling part to block heat penetration by radiation, a heat insulating part which surrounds the heat insulating part spirally and has a diameter of 5 mm to 7 mm and is made of a fluorinated polyethylene resin And an outer jacket surrounding the outer metal tube. The superconducting cable may include a plurality of spacers, a plurality of spacers, and a plurality of spacers.
본 발명에 따른 초전도 케이블에 의하면, 초전도 케이블의 진공부 내에 구비되는 스페이서를 통한 열침입을 최소화할 수 있다.According to the superconducting cable of the present invention, heat penetration through the spacers provided in the superconducting cable can be minimized.
또한, 본 발명에 따른 초전도 케이블에 의하면 별도의 구성요소를 추가하거나 변경하지 않아도 진공부에 구비되느 스페이서의 개수를 줄이고, 스페이서의 권선 피치를 최적화하는 방법에 의하여 단열부와 외부 금속관(600)의 내면의 접촉을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, according to the superconducting cable according to the present invention, the number of spacers provided in the vacuum chambers can be reduced and the pitch of the windings of the spacers can be optimized without additional or additional components, It is possible to effectively prevent the inner contact.
또한, 본 발명에 따른 초전도 케이블에 의하면 스페이서의 개수를 줄이고, 스페이서의 권선 피치 및 스페이서의 직경을 최적화하는 방법에 의하여 스페이서를 통한 열침입을 최소화할 수 있다.Further, according to the superconducting cable according to the present invention, heat penetration through the spacer can be minimized by reducing the number of spacers, optimizing the winding pitch of the spacers and the diameter of the spacers.
또한, 본 발명에 따른 초전도 케이블에 의하면, 초전도 케이블 내부로의 열침입을 최소화하며, 초전도 케이블을 냉각시키기 위한 냉각 시스템의 냉각 부하를 최소화하여 초전도 전력 시스템의 안정성을 향상시킬 수 있다.In addition, the superconducting cable according to the present invention minimizes heat penetration into the superconducting cable, minimizes the cooling load of the cooling system for cooling the superconducting cable, and improves the stability of the superconducting power system.
도 1은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 하나의 실시예의 단계별 탈피된 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 초전도 케이블이 수평방향 설치된 상태의 단면도를 도시한다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 초전도 케이블의 하부의 길이방향 단면도를 도시한다.
도 4는 2번째 검증예인 권선 피치가 300 밀리미터(mm)인 경우의 시간 경과에 따른 열손실량의 그래프이다.
도 5은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 다른 실시예의 단계별 탈피된 사시도를 도시한다.
도 6는 도 5에 도시된 초전도 케이블이 수평방향 설치된 상태의 단면도를 도시한다.
도 7은 종래의 초전도 케이블의 단면도를 도시한다.FIG. 1 shows a perspective view of a superconducting cable according to one embodiment of the present invention taken along a stepwise direction.
Fig. 2 shows a cross-sectional view of the superconducting cable shown in Fig. 1 in a horizontal direction.
Fig. 3 shows a longitudinal cross-sectional view of the lower portion of the superconducting cable shown in Figs. 1 and 2. Fig.
Fig. 4 is a graph showing the amount of heat loss over time when the winding pitch, which is the second verification example, is 300 millimeters (mm).
FIG. 5 is a perspective view of a superconducting cable according to another embodiment of the present invention.
Fig. 6 shows a cross-sectional view of the superconducting cable shown in Fig. 5 in a horizontally installed state.
Fig. 7 shows a cross-sectional view of a conventional superconducting cable.
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 도시하며, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 초전도 케이블의 하부의 길이방향 단면도를 도시한다.2 is a cross-sectional view of the superconducting cable shown in FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view of the lower portion of the superconducting cable shown in FIG. 1 and FIG. Fig.
본 발명에 따른 초전도 케이블의 기본 구조를 설명한다.The basic structure of a superconducting cable according to the present invention will be described.
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 절연층(140), 상기 절연층(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 단열부(400) 외측에 이격되어 구비되며 내부가 진공 상태로 유지되는 외부 금속관(600) 및, 상기 단열부(400) 외측에 상기 단열부와 상기 외부 금속관(600)의 접촉을 방지하기 위하여 권선 피치가 200 밀리미터(mm) 내지 800 밀리미터(mm)가 되도록 권선된 스페이서(560) 및 상기 외부 금속관(600)을 감싸는 외부자켓(700)을 포함하는 초전도 케이블(1000)을 제공할 수 있다.The superconducting cable includes at least one superconducting conductor layer (130) including a former (110), a plurality of superconducting wires arranged side by side in the longitudinal direction of the former (110) so as to surround the former, Wherein at least one superconducting shield layer comprises a plurality of superconducting wires arranged in the longitudinal direction of the former 110 so as to surround the
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) 소선(111)들을 둥근 원통 또는 파이프 형태로 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 obtained by compressing a plurality of copper (Cu)
구체적으로, 기본적으로 포머(110)는 둥근 원통 또는 파이프 형상으로 되어있어, 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 or pipe 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 포머(110)는 중심부가 꽉찬 형태로 구성될 수도 있으나, 상기 포머(110)는 중공의 원통형상으로 이루어져 초전도 선재를 올리기 위한 틀의 역할과 동시에 내부에 냉매가 이동하기 위한 경로 역할을 하도록 구성될 수 있으며, 포머를 구성하는 각각의 소선(111)들은 구리 등으로 구성될 수 있으며, 각각의 소선을 초전도 선재와 병렬로 연결하여, 전력계통에서 고장전류 발생시 귀로도체 역할을 하도록 구성할 수도 있다.1 and 2, the former 110 may have a hollow shape, and the former 110 serves as a frame for raising the superconducting wire, and at the same time, And each of the
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.
상기 포머(110)를 구성하는 여러 가닥의 단면 원형의 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 the
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
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
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. 또한, 초전도 도체층을 단순히 적층하여 배치하면 전류의 표피효과에 따라 전류 용량이 증가되지 않는다. 이러한, 문제점을 방지하기 위하여 초전도 도체층을 복층으로 구비하는 경우에는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 절연층(140)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(140)은 절연 테이프 형태로 구성될 수 있으며, 적층되는 초전도 도체층(130a, 130b) 사이에 배치되어 초전도 도체층(130a, 130b)을 상호 절연시켜 적층된 초전도 선재의 표피효과를 방지할 수 있다. 상기 절연층(140)에 의하여 복층으로 적층된 초전도 도체층들의 통전 방향이 일치될 수 있다.The embodiment shown in FIG. 1 shows a total of two
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
그리고, 각각의 초전도 도체층(130a, 130b)을 구성하는 초전도 선재는 포머(110)를 구성하는 각각의 소선들과 병렬 연결될 수 있다. 초전도 선재로 흐르던 전류가 초전도 조건의 파괴 등의 사고시에 포머(110)의 소선으로 흐르도록 하기 위함이다. 이와 같은 방법으로 초전도 조건이 만족되지 않는 경우, 초전도 선재의 저항이 커지고 그에 따른 초전도 선재의 발열 또는 손상 등을 방지하기 위함이다.The superconducting wires constituting each of the
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
상기 내부 반도전층(150)은 반도전 테이프가 권선되는 방식으로 구비될 수 있다.The inner
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
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
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
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 구성될 수 있다.A core
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 약 영하 -200도 정도의 온도를 갖도록 냉각된 상태로 상기 냉객 유로를 순환하며 냉각부 내부의 코어부에 구비되는 초전도 선재의 초전도 조건인 극저온이 유지되도록 할 수 있다.The
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
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
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 골과 마루가 반복(융기 및 함몰이 반복)되는 코러게이션 굴곡 구조(corrugation)를 가지며, 상기 내부 금속관(300)은 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 등의 재질로 구성될 수 있다.An
이러한 코러게이션 굴곡 구조에 의하여 금속관을 평활한 형태로 구성하는 경우보다 굽힘 성능 및 강성이 향상될 수 있다.The bending performance and the rigidity can be improved as compared with the case where the metal pipe is formed in a smooth shape by the corrugation bending structure.
상기 내부 금속관(300)은 상기 냉각부(200) 외측을 구획하므로, 액상 냉매의 온도에 대응되는 극저온일 수 있다. 따라서, 상기 내부 금속관(300)은 저온부 금속관으로 구분될 수 있다.Since the
또한, 상기 내부 금속관(300) 외주면에는 반사율이 높은 금속 필름에 열전도율이 낮은 고분자가 얇게 코팅된 단열재가 여러 층으로 감겨진 단열층을 포함하는 단열부(400)가 구비될 수 있다. 상기 단열부(400)는 멀티 레이어 인슐레이션(MLI, Multi Layer Insulation)을 구성하고, 상기 내부 금속관(300) 측으로 복사 등의 방식의 열침입이 발생되는 것을 차단하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 단열부(400)는 반사율이 높은 금속 필름 재질로 구성될 수 있다.In addition, the outer surface of the
상기 단열부(400)의 층수는 열침입을 최소화 하기 위해 조절이 가능하다. 많은 층으로 구성되면 복사열 차단 효과는 높아지나, 전도열 차단 효과와 진공층의 두께가 얇아짐에 따른 대류에 의한 열차단 효과가 떨어지므로 적절한 층수를 사용하는 것이 중요하다.The number of layers of the
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 단열부(400) 방향으로의 대류 등에 의한 열전달 또는 열침입을 최소화하기 위하여 구비될 있다.A
상기 진공부(500)는 상기 단열부(400) 외측에 이격 공간을 형성하고, 상기 이격 공간을 진공화시키는 방법으로 형성할 수 있다.The
본 발명에 따른 초전도 케이블을 구성하는 진공부(500)는 상온인 외부로부터 상기 코어 측으로 대류 등에 의한 열침입을 방지하기 위하여 구비되는 이격 공간으로서, 물리적 이격 공간을 형성하기 위하여 스페이서를 구비할 수 있다. The
종래에 소개된 초전도 케이블은 각각의 단열부 외측에 복수 개의 스페이서들이 이격된 상태로 나선형으로 권선되는 방법이 사용되었다.Conventionally, a superconducting cable has been spirally wound around a plurality of spacers spaced apart from each other.
그러나 본 발명에 따른 초전도 케이블은 종래의 초전도 케이블과 달리 진공부(500)에 하나의 스페이서(560)를 적용하였다.However, in the superconducting cable according to the present invention, one
즉, 종래와 달리 하나의 스페이서를 보다 촘촘하게 권선하여 단열부(400)와 외부 금속관(600)의 내면의 접촉을 방지할 수 있다.That is, unlike the prior art, one spacer can be wound more tightly to prevent the inner surface of the
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 초전도 케이블이 수평방향 설치된 상태의 직경방향 및 길이방향 단면도를 도시한다. 초전도 케이블은 일반적으로 지중 또는 지하에 수평방향으로 설치될 수 있다. 따라서, 초전도 케이블이 수평방향으로 설치된 상태에서 초전도 케이블의 단면 형상은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 형태일 수 있다.Figs. 2 and 3 show a radial direction and a longitudinal direction sectional view in a state where the superconducting cable shown in Fig. 1 is installed in a horizontal direction. Superconducting cables can generally be installed horizontally in the ground or underground. Therefore, the cross-sectional shape of the superconducting cable in the state where the superconducting cable is installed in the horizontal direction may be in the form as shown in FIG. 2 and FIG.
즉, 상기 진공부(500) 내부의 냉각부 및 코어부 등의 하중에 의하여 초전도 케이블(1000)이 수평 설치되는 경우 중력 방향으로 진공부 중 하부는 이격 공간이 제거되는 상태로 단열부(400) 및 상기 외부 금속관(600)이 접근되도록 배치될 수 있다.That is, when the
물론, 스페이서에 의하여 도 2 및 도 3의 도면을 기준으로 상기 단열부(400)의 하부의 외측면과 상기 외부 금속관(600)의 내측면이 접촉되는 것을 방지하여 진공부 형성을 위한 이격 공간을 물리적으로 유지할 수 있다.Of course, the outer surface of the lower part of the
여기서, 도 2의 확대도 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 초전도 케이블이 수평방향으로 설치되는 경우, 상기 외부 금속관(600)에서 상기 스페이서(560)를 경유하여 상기 단열부(400) 측으로 전도 방식에 의한 열침입이 발생될 수 있다.When the superconducting cable is installed in the horizontal direction, as shown in the enlarged view of FIG. 2 or in FIG. 3, the outer
이 경우, 스페이서의 개수가 많아지면 열침입 경로로 사용되는 접촉 면적이 증대되는 것으로 이해될 수 있으며, 접촉 면적이 큰 경우 그 열침입량도 증가될 수 있다.In this case, if the number of the spacers is increased, it can be understood that the contact area used for the heat intrusion path is increased, and if the contact area is large, the heat penetration amount can also be increased.
따라서, 본 발명에 따른 초전도 케이블은 하나의 스페이서를 권선하되, 스페이서의 직경 또는 권선 피치 등을 조절하는 방법을 적용하여 열침입량을 최소화하는 방법을 적용하였다.Therefore, the superconducting cable according to the present invention adopts a method of minimizing the thermal invasion amount by applying a method of controlling the diameter of the spacer or the pitch of the winding, while winding one spacer.
실험적으로 상기 단열부(400) 외측에 상기 단열부와 상기 외부 금속관(600)의 접촉을 방지하기 위한 스페이서(560)의 권선 피치는 200 밀리미터(mm) 내지 800 밀리미터(mm)가 되도록 권선하는 경우 단열부(400)와 외부 금속관(600)의 내면의 접촉을 방지하고 단열부(400)와 외부 금속관(600)를 이격시킬 수 있음을 확인하였다.Experimentally, when the winding pitch of the
아래의 표 1은 초전도 케이블의 스페이서의 권선 피치를 150 밀리미터(mm)에서 2배씩 증대시키며 초전도 케이블의 길이당 열손실(W/m), 즉 열침입량을 측정하여 위 실험에 의한 권선 피치를 검증하기 위한 검증 결과를 표로 정리한 것이며, 도 4는 2번째 검증예인 권선 피치가 300 밀리미터(mm)인 경우의 시간 경과에 따른 열손실량의 그래프이다.Table 1 below shows that the pitch of the windings of the superconducting cable is doubled from 150 millimeters (mm), and the heat loss per unit length of the superconducting cable (W / m) FIG. 4 is a graph showing a heat loss amount over time in a case where the winding pitch, which is the second verification example, is 300 millimeters (mm).
피치(mm)
Pitch (mm)
150mm
150mm
300mm
300mm
600mm
600mm
1200mm
1200mm
열손실(W/m)
Heat loss (W / m)
2.3
2.3
1.0
1.0
1.0
1.0
1.2
1.2
상기 스페이서(560)의 권선 피치가 200 밀리미터(mm) 이하인 150 밀리미터(mm)인 경우와 800 밀리미터(mm) 이상인 1200 밀리미터(mm)인 경우에는 각각 열손실량이 권선 피치가 200 밀리미터(mm) 내지 800 밀리미터(mm) 사이인 300 밀리미터(mm) 및 600 밀리미터(mm)의 검증예보다 크게 측정되었다.In the case where the pitch of the windings of the
상기 스페이서(560)의 권선 피치가 200 밀리미터(mm) 이하인 150 밀리미터(mm)인 경우에는 너무 스페이서가 지나치게 촘촘하게 권선된 것으로, 단열부(400)와 외부 금속관(600)의 접촉은 방지될 수 있으나, 스페이서를 통한 열침입 경로가 증가되어 열침입량이 증대된 것으로 이해될 수 있으며, 권선 피치가 800 밀리미터(mm) 이상인 1200 밀리미터(mm)인 경우에는 단열부(400)와 외부 금속관(600)의 접촉이 발생되어 열침입량이 증대된 것으로 이해될 수 있다.In the case where the pitch of the windings of the
따라서, 상기 단열부(400) 외측에 상기 단열부와 상기 외부 금속관(600)의 접촉을 방지하기 위한 스페이서(560)의 권선 피치는 200 밀리미터(mm) 내지 800 밀리미터(mm) 정도를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.Therefore, the pitch of the windings of the
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 권선 피치가 200 밀리미터(mm) 내지 800 밀리미터(mm) 범위에 포함되는 2번째 검증예의 경우에도 초전도 전력 시스템이 안정화되는 일정 시간, 예를 들면 4분 경과 후부터의 열손실량, 즉 열침입량은 1 (W/m)로 안정화됨을 확인할 수 있으며, 이는 단열부(400)와 외부 금속관(600)은 접촉되지 않음과 동시에 스페이서(560)에 의한 열전달 경로로서의 접촉면적이 적절하게 최소화되었음을 의미하는 것으로 해석할 수 있다.As shown in Fig. 4, even in the case of the second verification example in which the winding pitch is included in the range of 200 millimeters (mm) to 800 millimeters (mm), a certain period of time for stabilizing the superconducting power system, for example, It can be seen that the heat loss amount of the
또한, 본 발명에 따른 초전도 케이블에 구비된 스페이서는 종래의 초전도 케이블에 적용된 스페이서보다 직경이 크다는 특징을 갖는다.In addition, the spacer provided in the superconducting cable according to the present invention is characterized in that it is larger in diameter than the spacer used in the conventional superconducting cable.
초전도 케이블의 길이당 무게는 10 Kg/m 내지 12 Kg/m 정도일 수 있으며, 상기 스페이서는 1개가 구비되고 스페이서의 직경은 5 밀리미터(mm) 내지 7 밀리미터(mm)로 구성되어 종래의 3 밀리미터(mm) 내지 4 밀리미터(mm)로 구성된 스페이서보다 확대된 직경을 갖는다. 본 발명은 종래보다 스페이서의 직경을 키워 상기 단열부와 상기 외부 금속관(600)의 내면을 용이하게 이격시킬 수 있기 때문이다. 상기 스페이서의 재질 또는 물성치 등은 후술한다.The weight per length of the superconducting cable may be from about 10 Kg / m to about 12 Kg / m, and the spacers may have a diameter ranging from about 5 millimeters (mm) to about 7 millimeters (mm) mm) to 4 millimeters (mm). This is because the diameter of the spacer can be increased to make the inner surface of the heat insulating portion and the inner surface of the
여기서, 상기 내부 금속관(300) 또는 상기 외부 금속관(600)은 골과 마루가 반복되어 나선형으로 형성된 코러게이션 굴곡 구조를 가지며, 상기 스페이서의 권선 방향과 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관(600)의 골 또는 마루 구조가 형성된 나선 방향은 서로 다르게 구성되는 것이 바람직하다.Here, the
초전도 케이블이 수평방향으로 설치되는 경우 진공부 하부에 위치한 스페이서가 상기 스페이서의 권선 방향과 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관(600)의 골 또는 마루 구조가 형성된 나선 방향이 동일한 경우, 외브 금속관의 골 또는 마루 구조 내측에 안착되면 스페이서와 외부 금속관(600) 사이의 열침입 경로가 증대되어 열침입량이 증대될 수 있다. When the superconducting cable is installed in the horizontal direction, the spacers located in the lower portion of the resonator may be arranged such that the winding direction of the spacers is the same as the spiral direction in which the internal metal pipe or the valley or the floor structure of the
이를 방지하기 위하여, 상기 스페이서의 권선 방향과 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관(600)의 골 또는 마루 구조가 형성된 나선 방향은 서로 다르게 구성되어야 스페이서가 금속관의 골에 안착되어 열침입 경로로 사용되는 것을 방지할 수 있다.In order to prevent this, the winding direction of the spacer and the helical direction in which the inner metal tube or the
상기 스페이서(560)의 재질은 폴리 에틸렌(FEP, PFA, ETFE, PVC, P.E, PTFE) 재질일 수 있다. The material of the
또한, 상기 스페이서(560)는 필요에 따라 불화 폴리 에틸렌(PTFE, Poly Tetra Fluoro Ethylene) 재질로 구성되거나, 일반 수지 또는 폴리 에틸렌 재질로 구성된 뒤 표면이 불화 폴리 에틸렌 등으로 코팅될 수 있다. 이 경우, 상기 불화 폴리 에틸렌은 다음과 같은 조건을 만족하는 것이 바람직하다.The
즉, 상기 스페이서(560)로 적용 가능한 불화 폴리 에틸렌은 물리적 성질로는 열전도율은 ASTM C177 규정에 단위 (10-4cal/㎝.sec.℃) 6 이하이고, 기계적 성질로는 ASTM 시험 방법에 근간한 인장강도는 175 kgf/cm2 이상, 탄성율은 3000kgf/cm2 이상, 압축강도 100 kgf/cm2 이상이며, 기계 가공성이 우수한 불화 폴리 에틸렌인 것이 바람직하다.That is, fluorinated polyethylene which can be applied to the
상기 조건을 만족하는 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. 또한, 상기 조건을 만족하는 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.The fluorinated polyethylene which satisfies the above conditions is a type of fluororesin which forms a highly stable compound due to a strong chemical bond between fluorine and carbon, and thus has almost complete chemical inertness, heat resistance, non-tackiness, excellent insulation stability, . Since the fluorinated polyethylene satisfying the above conditions has a certain degree of flexibility, it can spirally wrap the
상기 스페이서(560)의 단면 형태는 원형으로 도시되었안, 원형, 삼각형, 사각형, 별형 등의 다양한 형태가 가능하며, 상기 스페이서가 충분한 강도를 갖는 재질로 구성되는 경우 중공형 파이프 형태로 구성하여 열전도 경로를 좁히거나 경로의 길이를 증대시켜 열침입량을 줄일 수 있다.Sectional shape of the
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 외부 금속관(600) 역시 상기 내부 금속관(300)과 마찬가지로 밴딩특성 및 강성이 우수하도록 동일한 구조와 재질로 구성될 수 있다.The
그리고, 상기 외부 금속관(600) 외측에는 초전도 케이블 내부를 보호하기 위한 외장 기능을 수행하는 외부자켓 형태의 쉬스부(700)가 구비될 수 있다. 상기 쉬스부는 통상적인 전력용 케이블의 쉬스부(700)를 구성하는 시스재가 사용될 수 있다. 상기 쉬스부(700)는 그 내부의 금속관(600) 등의 부식을 방지하고 외력에 의한 케이블 손상을 방지할 수 있다. 상기 쉬스부(700)는 폴리에틸렌(PE) 폴리염화비닐(PVC) 등의 재질로 구성될 수 있다.An outer jacket-shaped
도 5은 본 발명에 따른 초전도 케이블의 다른 실시예의 단계별 탈피된 사시도를 도시하며, 도 6는 도 5에 도시된 초전도 케이블이 수평방향 설치된 상태의 단면도를 도시한다.FIG. 5 is a perspective view of a superconducting cable according to another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of the superconducting cable of FIG. 5 in a horizontal direction.
도 1 및 도 2를 참조한 설명과 중복된 설명은 생략한다. 도 5 및 도 6에 도시된 실시예는 초전도 케이블에 구비된 코어부(100)의 개수가 3개인 3상 초전도 케이블을 도시한다.The description with reference to FIGS. 1 and 2 will be omitted. 5 and 6 illustrate a three-phase superconducting cable in which the number of
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 달리, 초전도 도체층이 각각의 코어부에서 4개, 각각의 차폐층이 2개씩 구비되는 도 6에 도시된 설명이 적용될 수 있는 예이다. 5 and 6, unlike the embodiment shown in Figs. 1 and 2, a superconducting conductor layer is provided in each of the core portions and two shield layers are provided in Fig. 6 This is an example to which the illustrations can be applied.
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
도 5 및 도 6에 도시된 본 발명에 따른 3상 초전도 케이블의 경우에도 내부 금속관(300) 및 외부 금속관(600) 사이에 구비되는 진공부에 구비되는 스페이서는 하나가 권선 피치는 200 밀리미터(mm) 내지 800 밀리미터(mm)가 되도록 권선되고, 스페이서의 직경이 5 밀리미터(mm) 내지 7 밀리미터(mm) 정도가 되어 단열부와 외부 금속관(600)을 확실하게 이격시킴과 동시에 스페이서의 개수를 줄이고 권선 피치를 조절하는 방법으로 열침입량을 최소화할 수 있음은 전술한 실시예와 마찬가지이다.In the case of the three-phase superconducting cable according to the present invention shown in FIGS. 5 and 6, the spacers provided between the
그리고, 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명에 따른 3상 초전도 케이블의 경우, 코어부가 3개가 존재하지만 냉각부 및 진공부는 함께 공유되는 구조를 가지므로 2층으로 구성된 코어부에 의하여 상기 진공부 내측으로의 열전도에 의한 열침입이 최소화될 수 있음은 전술한 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 마찬가지이다.In the case of the three-phase superconducting cable according to the present invention shown in FIGS. 5 and 6, since there are three core portions, the cooling portion and the vacuum portion are shared, The heat invasion by the heat conduction to the inside can be minimized is the same as the embodiment shown in Figs. 1 and 2 described above.
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 : 쉬스부 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: Shethubu
Claims (7)
상기 코어부 외측에 구비되며, 상기 코어부를 냉각하기 위한 액상 냉매의 순환유로가 내측에 구비되는 내부 금속관;
상기 내부 금속관 외측에 구비되며, 단열재가 복수 회 감겨져 구성되는 단열부;
상기 단열부 외측에 이격되어 구비되며 내부가 진공 상태로 유지되는 외부 금속관(600);
상기 단열부와 상기 외부 금속관의 접촉을 방지하기 위하여 상기 단열부 외측에 권선 피치가 200 밀리미터(mm) 내지 800 밀리미터(mm)가 되도록 권선된 스페이서; 및,
상기 외부 금속관을 감싸는 외부자켓;을 포함하는 초전도 케이블.A core part including a superconducting conductor layer provided outside the former, an insulating layer outside the superconducting conductor layer, and a superconducting shielding layer outside the insulating layer;
An inner metal tube provided on the outer side of the core portion and having a circulation flow path of liquid coolant for cooling the core portion inside;
A heat insulating part provided on the outer side of the inner metal tube and formed by winding a heat insulating material a plurality of times;
An outer metal pipe 600 spaced apart from the heat insulating portion and maintained in a vacuum state;
A spacer wound on the outer side of the heat insulating portion so as to have a winding pitch of 200 millimeters (mm) to 800 millimeters (mm) in order to prevent contact between the heat insulating portion and the outer metal tube; And
And an outer jacket surrounding the outer metal tube.
상기 초전도 케이블의 길이당 중량은 10 Kg/m 내지 12 Kg/m인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.The method according to claim 1,
Wherein the superconducting cable has a weight per unit length of 10 Kg / m to 12 Kg / m.
상기 스페이서는 1개가 구비되고 스페이서의 직경은 5 밀리미터(mm) 내지 7 밀리미터(mm)인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.The method according to claim 1,
Wherein one spacer is provided and the diameter of the spacer is 5 millimeters (mm) to 7 millimeters (mm).
상기 스페이서는 불화 폴리 에틸린으로 구성되는 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.The method according to claim 1,
Wherein the spacer is made of fluorinated polyethylenes.
상기 불화 폴리 에틸렌은 물리적 성질로는 열전도율은 ASTM C177 규정에 단위 (10-4cal/㎝.sec.℃) 6 이하이고, 기계적 성질로는 ASTM 시험 방법에 의한 인장강도는 175 kgf/cm2 이상, 탄성율은 3000kgf/cm2 이상, 압축강도 100 kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.5. The method of claim 4,
The fluorinated polyethylene has a thermal conductivity of 6 or less (10-4 cal / cm.sec. ° C) in accordance with ASTM C177 as a physical property, a tensile strength of 175 kgf / cm 2 or more as a mechanical property, elastic modulus of the superconducting cable, characterized in that not less than 3000kgf / cm 2 or higher, the compression strength of 100 kgf / cm 2.
상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관은 골과 마루가 반복되어 나선형으로 형성된 코러게이션 굴곡 구조를 가지며, 상기 스페이서의 권선 방향과 상기 내부 금속관 또는 상기 외부 금속관의 골 또는 마루 구조가 형성된 나선 방향은 서로 다른 것을 특징으로 하는 초전도 케이블.The method according to claim 1,
The inner metal tube or the outer metal tube has a corrugated bent structure in which the valley and the floor are repeatedly formed and the winding direction of the spacer is different from the spiral direction in which the valley or the floor structure of the inner metal tube or the outer metal tube is formed Features superconducting cable.
상기 코어부 외측에 구비되며, 상기 코어부를 냉각하기 위한 액상 냉매의 순환유로를 포함하는 냉각부;
상기 냉각부 외측에 복사에 의한 열침입을 차단하기 위하여 구비되는 단열부;
상기 단열부 외측을 나선형으로 감싸고, 직경이 5 밀리미터(mm) 내지 7 밀리미터(mm)이며 불화 폴리 에틸린 재질로 구성된 하나의 스페이서;
상기 스페이서에 의하여 상기 단열부와 접촉이 차단되도록 상기 단열부 외측에 구비되는 외부 금속관; 및,
상기 외부 금속관을 감싸는 외부자켓;을 포함하는 초전도 케이블.A core part including a former, a superconducting conductor layer and a superconducting shielding layer;
A cooling unit disposed on the outer side of the core unit and including a circulating flow path for liquid coolant for cooling the core unit;
A heat insulating portion provided outside the cooling portion to block heat intrusion by radiation;
A spacer which spirally surrounds the outer side of the heat insulating portion and has a diameter of 5 millimeters (mm) to 7 millimeters (mm) and is made of a fluorinated polyethylene material;
An outer metal pipe provided outside the heat insulating portion to prevent contact with the heat insulating portion by the spacer; And
And an outer jacket surrounding the outer metal tube.
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