KR20210133059A - Apparatus for testing static load fatigue property of high temperature superconducting coil in condition of extremely low temperature - Google Patents

Apparatus for testing static load fatigue property of high temperature superconducting coil in condition of extremely low temperature Download PDF

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Abstract

According to the present invention, provided is an apparatus for testing an ultralow-temperature dead-load fatigue property of a high-temperature superconductive wire material. According to the present invention, in regard to conducting a dead fatigue test on a tape-shaped high-temperature superconductive wire material at an ultralow temperature, a tensile load and a bending load can be added together, and, as a result, the apparatus can quantitatively evaluate a deteriorative property which is an electromechanical property in accordance with elapsed time through a critical current measured from a specific section or the whole section of the superconductive wire material. The apparatus for testing an ultralow-temperature dead-load fatigue property of a high-temperature superconductive wire material includes: a test piece placement part for mounting a test piece of a superconductive wire material; a frame structure in which the test piece placement part is mounted; a tensile load addition part installed in the frame structure to provide a dead load to the test piece; and a power application part providing power to the test piece to evaluate a deteriorative property of the test piece. The test piece placement part includes: a linear placement part for receiving the tensile load from the tensile load addition part by fixing a linear part of the test piece; and a curved placement part fixing a curved part of the test piece to enable installation on a predetermined position with respect to the frame structure.

Description

고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치{Apparatus for testing static load fatigue property of high temperature superconducting coil in condition of extremely low temperature}Apparatus for testing static load fatigue property of high temperature superconducting coil in condition of extremely low temperature

본 발명은 극저온 정하중 상태에서 테이프 형상의 고온초전도선재에 대한 피로 특성을 시험하기 위한 장치에 관한 것으로, 초전도선재에 대해 인장하중과 굽힘하중을 함께 부가할 수 있고, 초전도선재의 구간 전체 또는 특정구간에서 측정되는 임계전류를 통해 경과시간에 따른 전기-기계적 특성인 열화 성능을 평가할 수 있는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for testing the fatigue characteristics of a tape-shaped high-temperature superconducting wire under a static load at a cryogenic temperature. It is possible to add both a tensile load and a bending load to the superconducting wire, and the entire section or a specific section of the superconducting wire. It relates to a cryogenic static load fatigue characteristic test device of a high temperature superconducting wire that can evaluate the degradation performance, which is an electro-mechanical characteristic according to elapsed time, through the critical current measured in

일반적으로 금속은 온도가 내려가면 전기 저항이 감소하지만, 절대 온도(-273℃)에서도 저항이 0이 되지 않는다. 그러나 초전도체(superconductor)의 경우에는 초전도 전이온도(superconducting transition temperature)라는 특정 온도 이하에서 모든 전기 저항을 상실하는 물질이다. 이러한 초전도체는 특정의 임계온도 이하에서 전기 저항이 완전히 사라져 완전 도체로 전이되어 전기 저항이 0으로 되기 때문에, 자기 부상 열차, 입자 가속기, 자기공명 영상장치의 전자 소자 등에 널리 이용되고 있는 실정이다.In general, the electrical resistance of metals decreases as the temperature decreases, but the resistance does not become zero even at absolute temperature (-273°C). However, in the case of a superconductor, it is a material that loses all electrical resistance below a specific temperature called a superconducting transition temperature. Such a superconductor completely loses electrical resistance below a certain critical temperature and is transferred to a perfect conductor, so that the electrical resistance becomes zero.

일례로 2세대 고온초전도(HTS) CC테이프 선재(박막선재)를 각종 전력기기, 마그네트 또는 코일에 적용시, 특정 반경을 갖는 보빈에 대하여 초기 장력을 가한 상태에서 장선의 CC선재가 권선된다. 이때 CC선재는 상당한 크기의 초기장력 및 굽힘변형과 더불어 극저온 냉각에 따른 열응력, 코일 작동시 발생하는 로렌츠력에 의한 후프응력을 받게 된다. 초전도 코일에 작용하는 이런 하중 상태에서 장기간에 걸친 운전은 산화물계 초전도체인 2세대 CC선재의 초전도 특성의 열화를 초래하여 내구 신뢰성을 떨어뜨리게 되고, 이로 인해 초전도 코일 및 기기의 설계조건에 제한을 수반하게 된다. For example, when the second generation high temperature superconducting (HTS) CC tape wire (thin film wire) is applied to various power devices, magnets or coils, the CC wire of the joist is wound in a state where initial tension is applied to a bobbin having a specific radius. At this time, the CC wire is subjected to significant initial tension and bending deformation, thermal stress due to cryogenic cooling, and hoop stress due to Lorentz force generated during coil operation. Long-term operation under such a load acting on the superconducting coil leads to deterioration of the superconducting properties of the 2nd generation CC wire, which is an oxide-based superconductor, and lowers durability and reliability. will do

이에 따라, 극저온에서 장기간 인장하중과 굽힘변형을 겪는 부하조건에서 경과시간에 따른 CC선재의 초전도 특성의 열화 거동을 파악하는 것이 필요하고, 그 평가는 초전도 풍력발전기, 모터, 초전도저장장치(SMES)와 같은 전력기기, 고에너지 물리 분야 초전도 자석 및 코일의 설계 및 신뢰성 데이터 확보 측면에서 매우 중요한 것이다.Accordingly, it is necessary to understand the deterioration behavior of the superconducting properties of CC wire according to the elapsed time under the load conditions that are subjected to long-term tensile load and bending deformation at cryogenic temperatures, and the evaluation is performed by superconducting wind power generators, motors, and superconducting storage devices (SMES). It is very important in terms of designing and securing reliability data for superconducting magnets and coils in power devices such as high-energy physics fields.

특히, 초전도 마그네트 또는 코일을 설계할 때, 적용온도에서 CC선재의 기계적 항복강도, 임계전류 열화에 대한 가역 응력한도(reversible stress limit)와 같은 강도 기준으로 한 선재 선정 및 설계가 이루어져 오고 있다. 최근에는 장시간 반복하중을 받는 경우를 상정하여 고온초전도 CC선재의 초전도특성의 열화거동 평가가 고자장 마그네트 및 코일과 같은 기기의 내구 신뢰성 확보를 위해, 또한 CC선재의 극저온에서 고사이클 피로시험을 통한 기계적 및 전기적 피로한도(fatigue limit)를 결정하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있다. In particular, when designing a superconducting magnet or coil, wire rod selection and design have been made based on strength criteria such as the mechanical yield strength of CC wire at the application temperature and the reversible stress limit for critical current degradation. Recently, assuming the case of receiving repeated loads for a long time, evaluation of the deterioration behavior of the superconducting properties of high-temperature superconducting CC wires has been conducted to secure the durability and reliability of devices such as high-magnetic field magnets and coils, and also through high-cycle fatigue tests at cryogenic temperatures of CC wires. Active research is being conducted to determine mechanical and electrical fatigue limits.

그러나 산화물계 고온초전도체의 경우, 반복하중에 따른 영향뿐만 아니라 정적 하중에 의한 초전도 특성의 열화도 일어날 수 있다는 점에서 이의 체계적 평가를 위한 극저온 정피로 특성 시험법의 확립과 시험장치의 개발이 필요한 실정이다.However, in the case of an oxide-based high-temperature superconductor, it is necessary to establish a cryogenic constant fatigue property test method for systematic evaluation and develop a test device in that not only the effect of cyclic loading but also deterioration of superconducting properties due to static load may occur. am.

또한, 종래 고온초전도 기기의 경우, CC선재를 적용한 초전도 마그네트 및 코일 개발에 초점이 맞추어져 있고, 이들의 장시간 사용에 따른 내구 신뢰성평가에 까지 이르지 않은 상태이다. 따라서 CC선재를 채택한 코일의 산업화가 본격적으로 진행됨에 따라 이들 CC선재의 내구성 및 신뢰성 데이터 확보를 위한 특성 시험은 필수사항이고, 코일의 설계 효율과 품질 보증 및 안정성 확보 측면에서도 매우 중요한 것이다.In addition, in the case of conventional high-temperature superconducting devices, the focus is on the development of superconducting magnets and coils to which CC wire is applied. Therefore, as the industrialization of coils adopting CC wire rods progresses in earnest, the characteristic test for securing durability and reliability data of these CC wire rods is essential, and it is very important in terms of coil design efficiency, quality assurance and stability.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 극저온에서 테이프 형상의 고온초전도선재에 대해 정피로 시험을 실시함에 있어 인장하중과 굽힘하중에 의한 변형을 함께 부가할 수 있게 함으로써 초전도선재의 구간 전체 또는 특정구간에서 측정되는 임계전류를 통해 경과시간에 따른 전기-기계적 특성인 열화 성능의 평가를 정량적으로 수행할 수 있는 고온초전도 선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to be able to add deformation due to tensile load and bending load together in a static fatigue test on a tape-shaped high-temperature superconducting wire at a cryogenic temperature, so that in the entire section or a specific section of the superconducting wire. It is to provide a cryogenic static load fatigue characteristic test apparatus of a high-temperature superconducting wire that can quantitatively evaluate the degradation performance, which is an electro-mechanical characteristic according to the elapsed time, through the measured critical current.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 초전도선재의 시험편을 장착하기 위한 시험편 거치부, 상기 시험편 거치부를 장착하는 프레임 구조물, 상기 프레임 구조물에 설치되어 상기 시험편에 대해 정하중을 제공하는 인장하중 부가부, 상기 시험편에 대한 열화 특성 평가를 위해 상기 시험편에 전원을 제공하는 전원 인가부를 구비하고, 상기 시험편 거치부는 상기 시험편의 직선부를 고정하여 상기 인장하중 부가부에 의한 인장하중을 전달받기 위한 직선형 거치부, 및 상기 시험편의 곡선부를 고정하여 상기 프레임 구조물에 대해 일정한 위치로 설치되기 위한 곡선형 거치부로 구성되는 것이 바람직하다.The present invention for solving the above technical problems is a test piece holding part for mounting a test piece of a superconducting wire, a frame structure for mounting the test piece holding part, and a tensile load installed in the frame structure to provide a static load to the test piece. part, a power applying part for providing power to the test piece for evaluation of deterioration characteristics of the test piece, wherein the test piece holding part fixes the straight part of the test piece to receive the tensile load by the tensile load adding part. It is preferable that it consists of a curved mounting part for fixing the part, and the curved part of the test piece to be installed in a fixed position with respect to the frame structure.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 직선형 거치부는 상기 인장하중 부가부로부터 제공되는 인장하중에 의해 상기 프레임 구조물에 대해 상하방향으로 변위 가능하게 설치되는 상측 홀더블록, 및 상기 상측 홀더블록에 결합되어 상기 시험편의 양측 자유단부에 위치하는 직선부를 고정하고 전원의 입/출력을 위한 터미널 블록을 구비하는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the straight mounting portion is coupled to the upper holder block, which is installed to be displaceable in the vertical direction with respect to the frame structure by the tensile load provided from the tensile load adding unit, and the upper holder block. It is preferable to fix the straight part located at both free ends of the test piece and to provide a terminal block for input/output of power.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 상측 홀더블록은 상기 인장하중 부가부의 상하방향 변위와 연동하도록 상기 프레임 구조물의 상측 플레이트를 관통하여 설치되는 홀더로드를 매개로 지지되도록 구성되고, 상기 상측 홀더블록과 상기 홀더로드는 나사체결로서 결합되어 상기 프레임 구조물에 대한 상기 상측 홀더블록의 설치 높이를 가변적으로 조절 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the upper holder block is configured to be supported through a holder rod installed through the upper plate of the frame structure to interlock with the vertical displacement of the tensile load adding part, and the upper holder block and It is preferable that the holder rod is coupled by screwing so that the installation height of the upper holder block with respect to the frame structure can be variably adjusted.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 터미널 블록은 상기 시험편에 대한 전원의 인가를 위해 상기 상측 홀더블록의 양측에 결합되는 입력측 블록과 출력측 블록으로 구성되고, 상기 입력측 블록과 출력측 블록에는 각각 전원의 입/출력을 위한 전원단자용 홀, 및 상기 상측 홀더블록과의 조립을 위한 마운팅 홀이 구비되며, 상기 마운팅 홀에는 절연부재를 매개로 볼트가 체결되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the terminal block is composed of an input side block and an output side block coupled to both sides of the upper holder block for application of power to the test piece, and the input side block and the output side block have input of power, respectively. A hole for a power terminal for /output and a mounting hole for assembly with the upper holder block are provided, and it is preferable that a bolt is fastened to the mounting hole through an insulating member.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 전원 인가부는 상기 터미널 블록의 전원단자용 홀에 대해 전원의 입/출력을 위해 조립되는 터미널 단자로 구성되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, it is preferable that the power applying unit is composed of a terminal terminal assembled for input/output of power with respect to a hole for a power terminal of the terminal block.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 상측 홀더블록과 상기 터미널 블록 사이에는 전기적 절연을 위해 절연부재가 설치되고, 상기 시험편의 직선부는 상기 터미널 블록과 절연부재 사이에 위치하도록 구성되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, an insulating member is provided for electrical insulation between the upper holder block and the terminal block, and the straight portion of the test piece is preferably configured to be positioned between the terminal block and the insulating member.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 곡선형 거치부는 상기 시험편의 곡선부를 고정하기 위한 회전형 롤러, 상기 회전형 롤러를 회전 가능하게 장착하기 위한 하측 홀더블록, 및 상기 하측 홀더블록을 상기 프레임 구조물에 대해 고정하기 위한 마운팅 플레이트를 구비하는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the curved mounting portion is a rotary roller for fixing the curved portion of the test piece, a lower holder block for rotatably mounting the rotary roller, and the lower holder block to the frame structure It is preferable to have a mounting plate for fixing against the .

본 발명의 실시예에 있어, 상기 회전형 롤러는 상기 시험편의 곡선부가 가지는 폭 또는 곡률반경의 정도에 따라 폭 또는 직경의 크기를 서로 달리하는 대체형 롤러로 교환 가능하게 설치되고, 절연소재로 구성되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the rotary roller is installed interchangeably with an alternative roller that has a different width or diameter according to the width or radius of curvature of the curved part of the test piece, and is made of an insulating material It is preferable to be

본 발명의 실시예에 있어, 상기 회전형 롤러는 상기 하측 홀더블록에 대해 커넥팅 핀을 매개로 착탈 가능하게 조립되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, it is preferable that the rotary roller is detachably assembled with respect to the lower holder block via a connecting pin.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 마운팅 플레이트는 상기 프레임 구조물의 상측 플레이트로부터 하향 설치되는 서포트 바아에 대해 고정되도록 설치되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the mounting plate is preferably installed to be fixed with respect to the support bar installed downward from the upper plate of the frame structure.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 서포트 바아는 외주면에 열전달의 최소화를 위해 결합되는 절연부재를 구비하고, 상기 서포트 바아에 대한 상기 절연부재의 장착위치는 듀어에 저장된 액체질소 냉매와 공기의 경계부위에 위치하도록 구성되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the support bar is provided with an insulating member coupled to the outer circumferential surface to minimize heat transfer, and the mounting position of the insulating member with respect to the support bar is a boundary between the liquid nitrogen refrigerant stored in the dewar and air It is preferable to be configured to be located in

본 발명의 실시예에 있어, 상기 인장하중 부가부는 상기 프레임 구조물의 상측 플레이트에 대해 힌지 결합되고 상기 홀더로드와 결합되는 레버아암, 상기 레버아암에 설치되는 수직로드, 및 상기 수직로드에 설치되는 메인웨이트를 구비하는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the tensile load adding unit is hinged to the upper plate of the frame structure and coupled to the holder rod, a lever arm coupled to the holder rod, a vertical rod installed to the lever arm, and a main installed to the vertical rod It is desirable to have a weight.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 인장하중 부가부는 상기 레버아암에 대해 상기 수직로드와 반대편에 설치되는 수평로드, 및 상기 수평로드에 대해 이동 가능하게 설치되는 카운터웨이트를 더 포함하는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the tensile load adding unit may further include a horizontal rod installed opposite to the vertical rod with respect to the lever arm, and a counterweight movably installed with respect to the horizontal rod.

본 발명의 실시예는 상기 시험편에 부착되어 외부로의 전압 검출을 허용하여 상기 시험편에 대한 초전도특성의 구간별 분리 측정을 가능하게 하는 다중 단자부를 더 포함하고, 상기 다중 단자부는 상기 시험편의 전 부위 중에서 특정 개소에 걸쳐 복수의 수량으로 설치되어 상기 시험편의 다양한 구간에 대한 열화 특성을 평가하도록 구성되는 것이 바람직하다.An embodiment of the present invention further includes a multi-terminal part attached to the test piece to allow detection of an external voltage to enable separate measurement of superconducting properties for the test piece by section, wherein the multi-terminal portion is the entire region of the test piece It is preferable to be installed in a plurality of quantities over a specific location among them and configured to evaluate the deterioration characteristics for various sections of the test piece.

본 발명의 실시예는 테이프 형상의 고온초전도선재의 전력기기 및 고에너지 물리분야 코일에 적용시, 고자기장에서 장기간에 걸친 운용에 따른 임계전류를 포함한 초전도 특성의 열화거동을 파악할 수 있고, 고온초전도선재에 대한 가역 임계 정피로 한도(Reversible static-fatigue limit)를 결정할 수 있으므로 전력기기 및 코일 설계시 내구성 및 신뢰성을 고려한 보다 효율적인 기기 설계를 가능하게 할 수 있다.When the embodiment of the present invention is applied to a high-energy physical field coil and a power device of a tape-shaped high-temperature superconducting wire, it is possible to grasp the degradation behavior of superconducting properties including critical current according to long-term operation in a high magnetic field, and high-temperature superconducting Since the reversible static-fatigue limit for the wire rod can be determined, it is possible to design a more efficient device considering durability and reliability when designing power devices and coils.

또한, 본 발명의 실시예는 정하중의 피로 상태에서 전기-기계적 특성인 열화 성능이 안정된 전력기기 시스템의 구축을 통한 효율 향상을 기대할 수 있다.In addition, the embodiment of the present invention can be expected to improve efficiency through the construction of a power device system in which the degradation performance, which is an electro-mechanical characteristic, is stable in a fatigue state under static load.

또한, 본 발명의 실시예는 테이프 형상의 1세대 및 2세대 초전도체, 적층 초전도선재 케이블의 경우, 정하중 피로 한도의 검증에 굽힘반경에 따른 영향을 포함하고 있어서 콤팩트한 초전도 기기 설계 및 제작을 가능하게 한다.In addition, the embodiment of the present invention includes the effect of the bending radius in the verification of the static load fatigue limit in the case of tape-shaped first and second generation superconductors and laminated superconducting wire cables, so that it is possible to design and manufacture a compact superconducting device. do.

특히, 본 발명의 실시예는 고온초전도선재의 응용분야인 DC케이블을 포함한 대전류 송전선, 콤팩트한 MRI와 같은 의료장비용 자석, 초전도저장장치(SMES) 및 풍력발전기용 race-track형 코일, 고에너지 물리분야의 고자장 마그네트와 코일에 대한 열화 성능의 검증에도 적용할 수 있다.In particular, the embodiment of the present invention is a high-current transmission line including a DC cable, which is an application field of high-temperature superconducting wire, a magnet for medical equipment such as a compact MRI, a race-track type coil for a superconducting storage device (SMES) and a wind power generator, high energy It can also be applied to verification of degradation performance for high magnetic field magnets and coils in the physical field.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치에 대한 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치에 대한 구성을 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치에서 시험편 거치부에 대한 구성만을 확대하여 도시한 사시도이다.
로서, 시험편 거치부에서 이루어지는 전원의 입/출력 방향은 화살표의 형태로 표시되어 있다.
도 4는 도 3에 도시된 시험편 거치부에서 직선형 거치부만을 부분 확대하여 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 시험편 거치부에서 곡선형 거치부만을 부분 확대하여 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치에서 시험편의 초전도특성을 구간별로 분리하여 측정하기 위한 다중 단자부의 설치상태를 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예로서 극저온의 정하중 피로시험을 위해 액체질소 저장용 듀어가 프레임 구조물에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도로서, 듀어를 포함하여 내부에 설치되는 시험편 거치부는 이해의 편의를 위해 모두 실선으로 도시한다.1 is a perspective view showing the configuration of a cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high-temperature superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view showing the configuration of a cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high-temperature superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged perspective view showing only the configuration of the test piece mounting portion in the cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high temperature superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
As a result, the input/output direction of the power from the test piece holding part is indicated in the form of an arrow.
4 is a partially enlarged perspective view showing only the linear mounting portion in the test piece holder shown in FIG. 3 .
5 is a partially enlarged perspective view showing only the curved mounting portion in the test piece holder shown in FIG. 3 .
6 is a front view showing the installation state of the multi-terminal part for measuring the superconducting characteristics of a test piece separately for each section in the cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high temperature superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view schematically showing a state in which a liquid nitrogen storage dewar is installed in a frame structure for a cryogenic static load fatigue test as an embodiment of the present invention, and the test piece mounting portion installed inside, including the dewar, for convenience of understanding All are shown with solid lines.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다. 또한, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. In addition, the following examples do not limit the scope of the present invention, but are merely exemplary of the components presented in the claims of the present invention, and are included in the technical spirit throughout the specification of the present invention and constitute the scope of the claims Embodiments including substitutable elements as equivalents in elements may be included in the scope of the present invention.

도면을 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치는 시험편(1), 프레임 구조물(10), 시험편 거치부(20), 인장하중 부가부(30), 및 전원 인가부를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the cryogenic static load fatigue characteristic test apparatus of a high temperature superconducting wire according to an embodiment of the present invention includes a test piece 1, a frame structure 10, a test piece holding part 20, a tensile load adding part 30, and a power supply unit.

상기 시험편(1)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 초전도체로서 테이프 형상류의 박막선재(CC; Coated Conductor)에 해당한다. 본 발명의 실시예에 적용되는 초전도선재는 고온초전도(HTS) 소재로서 산화물계 초전도체인 2세대 박막선재 등을 그 예로 들 수 있을 것이다. The test piece 1 corresponds to a tape-shaped thin film wire (CC) as a superconductor as shown in FIGS. 1 to 3 . The superconducting wire applied to the embodiment of the present invention is a high-temperature superconducting (HTS) material, and may include a second-generation thin film wire, which is an oxide-based superconductor, as an example.

또한, 상기 시험편(1)은 양측 자유단부에 위치하는 직선부, 및 상기 직선부의 중앙부위에 위치하고 만곡지게 곡률진 형태로 형성되는 곡선부를 갖춘 것으로, 대략 U자 형상의 박막선재로 이루어진다. In addition, the test piece 1 is provided with a straight part positioned at both free ends, and a curved part positioned at the central part of the straight part and formed in a curved shape, and is made of a thin U-shaped thin wire rod.

상기 프레임 구조물(10)은 도 1과 도 7에 도시된 바와 같이 상기 시험편 거치부(20)를 설치하기 위한 것으로, 내부에 상기 시험편 거치부(20)와 액체질소 저장용기인 듀어(Dewar,60;도 7)의 설치를 위한 적정의 공간을 확보하는 중공의 입방형 구조물로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 듀어(60)는 내부에 시험편(1)을 포함한 시험편 거치부(20)를 함께 침지할 수 있는 액체질소를 저장하는 용기로서, 액체질소의 연속적인 공급을 위한 레벨미터를 함께 갖춘 구성으로 이루어진다.The frame structure 10 is for installing the specimen holder 20 as shown in FIGS. 1 and 7 , and therein the specimen holder 20 and a liquid nitrogen storage container Dewar 60 It may be composed of a hollow cubic structure that secures an appropriate space for the installation of FIG. 7). In this case, the dewar 60 is a container for storing liquid nitrogen that can be immersed together with the test piece holder 20 including the test piece 1 therein, and equipped with a level meter for continuous supply of liquid nitrogen. composed of

본 발명의 실시예에 적용되는 프레임 구조물(10)은 상하부위에 각각 배치되는 상측 플레이트(11)와 하측 플레이트(12), 및 상기 상측 플레이트(11)와 하측 플레이트(12)의 각 모서리 부위 사이를 상하방향으로 연결하여 지지해 주는 복수의 컬럼 바아(13)를 포함하여 구성된다.The frame structure 10 applied to the embodiment of the present invention includes an upper plate 11 and a lower plate 12 respectively disposed in upper and lower parts, and between each corner of the upper plate 11 and the lower plate 12 . It is configured to include a plurality of column bars 13 that are connected and supported in the vertical direction.

또한, 상기 프레임 구조물(10)은 상기 상측 플레이트(11)에 대해 상기 시험편 거치부(20)를 상하방향에 걸쳐 특정한 높이의 위치로 고정되게 장착하기 위한 서포트 바아(14), 및 상기 인장하중 부가부(30)로부터 발생되는 인장하중(F;도 2 참조)을 상기 시험편 거치부(20)에 고정되는 시험편(1)에 제공하기 위한 홀더로드(15)를 더 포함하여 구성된다. In addition, the frame structure 10 includes a support bar 14 for fixedly mounting the test piece holder 20 to a position of a specific height in the vertical direction with respect to the upper plate 11, and the tensile load is applied. It is configured to further include a holder rod 15 for providing a tensile load (F; see FIG. 2 ) generated from the part 30 to the test piece 1 fixed to the test piece holder 20 .

이 경우, 상기 서포트 바아(14)는 외주면에 열전달의 최소화를 위해 결합되는 절연부재(40; 도 7 참조)를 구비하고, 상기 서포트 바아(14)에 대한 상기 절연부재(40)의 장착위치는 액체질소 저장용기에 해당하는 듀어(60)에 저장되는 액체질소 냉매와 공기의 경계부위에 위치하도록 설정되는 것이 바람직할 것이다. 아울러, 상기 절연부재(40)는 유리섬유 강화플라스틱 소재(GFRP; Glass Fiber Reinforced Plastics)와 같이 절연성능을 보장할 수 있는 물질이면서 상기 서포트 바아(14)의 외주면에 끼워질 수 있는 중공의 튜브 형상으로 제작될 수 있을 것이다.In this case, the support bar 14 includes an insulating member 40 (refer to FIG. 7 ) coupled to the outer circumferential surface to minimize heat transfer, and the mounting position of the insulating member 40 with respect to the support bar 14 is It would be preferable to be set to be positioned at the boundary between the liquid nitrogen refrigerant and air stored in the dewar 60 corresponding to the liquid nitrogen storage container. In addition, the insulating member 40 is a material that can ensure insulating performance, such as glass fiber reinforced plastics (GFRP), and a hollow tube shape that can be fitted on the outer circumferential surface of the support bar 14 . could be made with

또한, 상기 홀더로드(15)는 상기 상측 플레이트(11)를 관통하여 상하방향으로 이동 가능하게 설치되는 것으로, 상단부는 상기 인장하중 부가부(30)와 연동 가능하게 결합되고, 하단부는 상기 시험편 거치부(20)에 대해 고정되는 구조로 설치된다. In addition, the holder rod 15 penetrates the upper plate 11 and is installed to be movable in the vertical direction, and the upper end is coupled to the tensile load adding unit 30 so as to be interlocked, and the lower end is mounted on the test piece. It is installed in a structure fixed to the part (20).

상기 시험편 거치부(20)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 초전도선재인 시험편(1)을 장착하기 위한 것으로, 상기 시험편(1)의 직선부를 고정하여 상기 인장하중 부가부(30)로부터 제공되는 인장하중(F;도 2 참조)을 전달받는 직선형 거치부, 및 상기 시험편(1)의 곡선부를 고정하여 상기 프레임 구조물(10)에 대해 일정한 위치로 설치되는 곡선형 거치부로 구성된다.The test piece holding part 20 is for mounting the test piece 1, which is a superconducting wire, as shown in FIGS. 3 to 5, by fixing the straight part of the test piece 1 and from the tensile load adding part 30 It consists of a straight cradle that receives the provided tensile load (F; see FIG. 2 ), and a curved cradle that is installed at a fixed position with respect to the frame structure 10 by fixing the curved part of the test piece 1 .

상기 직선형 거치부는 상기 인장하중 부가부(30)로부터 제공되는 인장하중(F;도 2 참조)에 의해 상기 프레임 구조물(10)에 대해 상하방향으로 변위 가능하게 설치되는 상측 홀더블록(21), 및 상기 상측 홀더블록(21)에 결합되어 상기 시험편(1)의 양측 자유단부에 위치하는 직선부를 고정시켜 지지하고 전원의 입/출력을 구현하는 터미널 블록(22)을 구비한다.An upper holder block 21 installed so as to be displaceable in the vertical direction with respect to the frame structure 10 by a tensile load F (refer to FIG. 2) provided from the tensile load adding unit 30, and A terminal block 22 coupled to the upper holder block 21 to fix and support a straight line positioned at both free ends of the test piece 1 and implement input/output of power.

이 경우, 상기 상측 홀더블록(21)은 상기 인장하중 부가부(30)의 상하방향 변위와 연동하기 위해 상기 프레임 구조물(10)의 상측 플레이트(11)를 관통하여 설치되는 홀더로드(15)의 하단부와 결합되어 지지되도록 구성된다. 특히, 상기 시험편 거치부(20)의 상측 홀더블록(21)과 상기 홀더로드(15)의 하단부는 나사체결의 방식으로 결합되어 상기 프레임 구조물(10)에 대한 상기 상측 홀더블록(21)의 설치 높이를 가변적으로 조절 가능하게 구성되는 것이 더욱 바람직할 것이다.In this case, the upper holder block 21 is a holder rod 15 installed through the upper plate 11 of the frame structure 10 in order to interlock with the vertical displacement of the tensile load adding part 30 . It is configured to be supported by being coupled to the lower end. In particular, the upper holder block 21 of the specimen holder 20 and the lower end of the holder rod 15 are coupled in a screw fastening manner to install the upper holder block 21 to the frame structure 10 . It would be more preferable to be configured to be variably adjustable in height.

또한, 상기 터미널 블록(22)은 상기 시험편(1)에 대한 전원의 입력을 위한 입력측 블록, 및 상기 시험편(1)으로부터 전원의 출력을 위한 출력측 블록으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 터미널 블록(22)은 상기 시험편(1)에 대한 전원의 인가를 위해 상기 상측 홀더블록(21)의 좌우 양측에 각각 설치되는 입력측 블록과 출력측 블록으로 구분된다. 또한, 상기 터미널 블록(22)은 전원의 원활한 통전을 보장하기 위해 가격 대비 전도성이 우수한 구리 소재로 제작되는 것이 바람직할 것이다.In addition, the terminal block 22 may be composed of an input block for inputting power to the test piece 1 , and an output block for outputting power from the test piece 1 . That is, the terminal block 22 is divided into an input-side block and an output-side block respectively installed on the left and right sides of the upper holder block 21 for the application of power to the test piece 1 . In addition, the terminal block 22 is preferably made of a copper material having excellent conductivity compared to the price to ensure smooth power supply.

또한, 상기 상측 홀더블록(21)과 상기 터미널 블록(22) 사이에는 전기적 절연을 위해 절연부재(40)가 설치된다. 특히, 상기 시험편(1)의 양측 자유단부에 위치한 직선부는 상기 터미널 블록(22)과 상기 절연부재(40) 사이에 위치하여 상기 시험편(1)과 상기 상측 홀더블록(21) 사이의 전기적 절연을 도모할 수 있도록 구성된다. 이 경우, 상기 절연부재(40)는 유리섬유 강화플라스틱 소재(GFRP; Glass Fiber Reinforced Plastics)와 같이 절연성능을 보장할 수 있는 물질이면서 상기 상측 홀더블록(21)과 상기 터미널 블록(22) 사이의 접촉부위에 설치될 수 있는 평판 형태로 제작될 수 있을 것이다.In addition, an insulating member 40 is installed between the upper holder block 21 and the terminal block 22 for electrical insulation. In particular, the straight portions located at both free ends of the test piece 1 are located between the terminal block 22 and the insulating member 40 to provide electrical insulation between the test piece 1 and the upper holder block 21 . It is structured in such a way that In this case, the insulating member 40 is a material that can ensure insulating performance, such as Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP), and between the upper holder block 21 and the terminal block 22 . It may be manufactured in the form of a flat plate that can be installed in the contact area.

또한, 상기 입력측 블록과 출력측 블록을 구성하는 상기 한 쌍의 터미널 블록(22)에는 각각 전원의 입/출력을 위한 전원단자용 홀(23), 및 상기 상측 홀더블록(21)과의 조립을 위한 마운팅 홀(24)이 각각 구비되는 데, 상기 전원단자용 홀(23)을 통해서는 별도로 구비되는 터미널 단자(미도시)의 삽입을 통해 전원의 입/출력이 유도되고, 상기 마운팅 홀(24)을 통해서는 상기 터미널 블록(22)을 관통하여 상기 상측 홀더블록(21)에 체결되는 볼트(미도시)의 설치가 이루어져 상기 상측 홀더블록(21)과 상기 터미널 블록(22) 사이의 결합이 구현된다. In addition, the pair of terminal blocks 22 constituting the input-side block and the output-side block have holes 23 for power terminals for input/output of power, respectively, and for assembly with the upper holder block 21 . Each of the mounting holes 24 is provided, and the input/output of power is induced through the insertion of a separately provided terminal terminal (not shown) through the hole 23 for the power terminal, and the mounting hole 24 . Through the installation of a bolt (not shown) that penetrates through the terminal block 22 and is fastened to the upper holder block 21, the coupling between the upper holder block 21 and the terminal block 22 is realized. do.

이 과정에서, 상기 볼트의 체결부위에는 별도의 절연부재(40)가 설치됨으로써 상기 상측 홀더블록(21)과 터미널 블록(22) 사이의 전기적인 절연이 자연스럽게 유도되는 것이 바람직할 것이다. 이 경우, 상기 절연부재(40)는 유리섬유 강화플라스틱 소재(GFRP; Glass Fiber Reinforced Plastics)와 같이 절연성능을 보장할 수 있는 물질이면서 상기 마운팅 홀(24)의 입구와 내부로 삽입될 수 있는 중공의 튜브 형상으로 제작될 수 있을 것이다.In this process, it is preferable that a separate insulating member 40 is installed at the fastening portion of the bolt so that electrical insulation between the upper holder block 21 and the terminal block 22 is naturally induced. In this case, the insulating member 40 is a material that can ensure insulating performance, such as Glass Fiber Reinforced Plastics (GFRP), and a hollow that can be inserted into the inlet and the inside of the mounting hole 24 . It may be manufactured in the shape of a tube of

상기 곡선형 거치부는 상기 시험편(1)의 중앙부위에 위치하는 곡선부를 고정시켜 지지하기 위한 회전형 롤러(25), 상기 회전형 롤러(25)를 회전 가능하게 장착하기 위한 하측 홀더블록(27), 및 상기 하측 홀더블록(27)을 상기 프레임 구조물(10)에 대해 고정하기 위한 마운팅 플레이트(28)를 구비한다.The curved mounting portion includes a rotary roller 25 for fixing and supporting the curved portion positioned at the center of the test piece 1, and a lower holder block 27 for rotatably mounting the rotary roller 25. and a mounting plate 28 for fixing the lower holder block 27 to the frame structure 10 .

이 경우, 상기 회전형 롤러(25)는 상기 시험편(1)의 곡선부가 가지는 폭 또는 곡률반경의 정도에 따라 폭 또는 직경의 크기가 서로 다른 대체형 롤러로 교환되도록 구성될 수 있을 것이다. 또한, 상기 회전형 롤러(25)는 상기 시험편(1)의 곡선부에 대한 이탈 방지와 함께 설치시 가이드 역할을 수행하기 위해 양단측 전 둘레부위에 반경방향 외측으로 연장된 단차형 돌출부를 포함하여 구성될 수 있을 것이다.In this case, the rotary roller 25 may be configured to be exchanged with an alternative type roller having a different width or diameter according to the degree of the width or radius of curvature of the curved portion of the test piece 1 . In addition, the rotary roller 25 includes a step-type protrusion extending radially outwardly on the entire circumference of both ends to prevent separation of the curved portion of the test piece 1 and serve as a guide during installation. could be configured.

즉, 본 발명의 실시예에 적용되는 상기 회전형 롤러(25)는 상기 시험편(1)의 곡선부가 가지는 폭 또는 곡률반경의 정도에 따라 폭 또는 직경의 크기가 서로 다른 대체형 롤러로 교환 가능하게 구성되어 상기 시험편(1)의 곡선부에 대한 폭 또는 굽힘직경을 가변적으로 적용시킬 수 있으므로, 보다 다양한 형태의 시험편(1)에 대한 전기-기계적 특성인 열화 성능을 평가할 수 있게 된다. 또한, 상기 회전형 롤러(25)의 경우에도 상기 시험편(1)과의 전기적 절연을 위해 절연소재로 구성된다. That is, the rotary roller 25 applied to the embodiment of the present invention can be exchanged with alternative rollers having different widths or diameters depending on the degree of the width or radius of curvature of the curved part of the test piece 1 . It is configured so that the width or bending diameter of the curved portion of the test piece 1 can be variably applied, so that it is possible to evaluate the degradation performance, which is the electro-mechanical characteristic, for the test piece 1 of more various types. In addition, even in the case of the rotary roller 25, it is composed of an insulating material for electrical insulation from the test piece (1).

또한, 상기 회전형 롤러(25)는 상기 하측 홀더블록(27)에 대해 커넥팅 핀(26)을 매개로 착탈 가능하게 조립되도록 구성될 수 있을 것이다.In addition, the rotary roller 25 may be configured to be detachably assembled with respect to the lower holder block 27 via the connecting pin 26 .

또한, 상기 마운팅 플레이트(28)는 상기 프레임 구조물(10)의 상측 플레이트(11)로부터 하향 설치되는 상기 서포트 바아(14)에 대해 고정되도록 설치된다. 즉, 상기 마운팅 플레이트(28)는 상기 프레임 구조물(10)의 상측 플레이트(11)에 대해 상하방향으로 설치되는 상기 복수의 서포트 바아(14)를 매개로 상하방향 위치가 세팅되도록 구성된다. In addition, the mounting plate 28 is installed to be fixed with respect to the support bar 14 downwardly installed from the upper plate 11 of the frame structure 10 . That is, the mounting plate 28 is configured such that the vertical position is set via the plurality of support bars 14 installed in the vertical direction with respect to the upper plate 11 of the frame structure 10 .

또한, 상기 하측 홀더블록(27)은 상기 마운팅 플레이트(28)에 결합되는 하측 그립소켓(29)과 커넥팅 핀(26)을 매개로 조립될 수도 있을 것이다. In addition, the lower holder block 27 may be assembled via the lower grip socket 29 and the connecting pin 26 coupled to the mounting plate 28 .

상기 인장하중 부가부(30)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 상기 프레임 구조물(10)에 설치되어 상기 시험편(1)에 대해 정하중을 제공하는 것으로, 상기 시험편(1)의 전기-기계적 특성인 열화 성능을 평가하기 위해 상기 프레임 구조물(10)에 설치되어 상기 시험편(1)에 대해 일정한 수준의 정하중을 지속적으로 제공할 수 있도록 구성된다. 특히, 본 발명의 실시예에 적용되는 상기 인장하중 부가부(30)는 도 7에 도시된 바와 같이 액체질소가 저장되는 극저온의 듀어(60) 내부에서 동작하는 것이 아니라, 듀어(60)의 외부인 프레임 구조물(10)이 위치하는 상온의 환경에서 동작되는 상온 레버식 정하중 부하 방식으로 구성된다.The tensile load adding part 30 is installed in the frame structure 10 as shown in FIGS. 1 and 2 to provide a static load to the test piece 1, and the electro-mechanical It is installed in the frame structure 10 in order to evaluate the characteristic deterioration performance and is configured to continuously provide a constant level of static load to the test piece 1 . In particular, the tensile load adding unit 30 applied to the embodiment of the present invention does not operate inside the cryogenic dewar 60 in which liquid nitrogen is stored, as shown in FIG. 7 , but is outside the dewar 60 . It is configured in a room temperature lever type static load method operated in an environment of room temperature in which the frame structure 10 is located.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 적용되는 상기 인장하중 부가부(30)는 상기 프레임 구조물(10)의 상측 플레이트(11)에 대해 힌지 결합되고 상기 홀더로드(15)의 상단부와 연결되는 레버아암(31), 상기 레버아암(31)의 일단부에 설치되는 수평로드(32), 및 상기 수평로드(32)에 설치되는 카운터웨이트(33)를 구비한다. To this end, the tensile load applying part 30 applied to the embodiment of the present invention is hinged to the upper plate 11 of the frame structure 10 and a lever arm connected to the upper end of the holder rod 15 . (31), a horizontal rod (32) installed on one end of the lever arm (31), and a counterweight (33) installed on the horizontal rod (32).

또한, 본 발명의 실시예에 적용되는 상기 인장하중 부가부(30)는 상기 레버아암(31)의 타단부에 하향 설치되는 수직로드(34), 및 상기 수직로드(34)에 설치되는 메인웨이트(35)를 더 포함하여 구성된다.In addition, the tensile load adding part 30 applied to the embodiment of the present invention includes a vertical rod 34 downwardly installed on the other end of the lever arm 31 , and a main weight installed on the vertical rod 34 . (35) is further included.

즉, 상기 인장하중 부가부(30)는 상기 프레임 구조물(10)의 상측 플레이트(11)에 대해 상기 레버아암(31)이 힌지 결합되어 선회 가능하게 설치되고, 상기 레버아암(31)의 일단부에는 상기 홀더로드(15)의 상단부가 결합됨과 동시에 상기수평로드(32)를 매개로 상기 카운터웨이트(33)가 설치되며, 상기 레버아암(31)의 타단부에는 인장하중(F;도 2 참조)의 발생을 위해 상기 수직로드(34)를 매개로 상기 메인웨이트(35)가 설치되는 구조로 구성된다.That is, the tensile load adding part 30 is installed so that the lever arm 31 is hinged with respect to the upper plate 11 of the frame structure 10 to be pivotable, and one end of the lever arm 31 is rotatably installed. At the same time the upper end of the holder rod 15 is coupled, the counterweight 33 is installed via the horizontal rod 32, and a tensile load (F) is applied to the other end of the lever arm 31; see FIG. 2 . ) has a structure in which the main weight 35 is installed via the vertical rod 34 for generation.

이때, 상기 인장하중 부가부(30)는 상기 메인웨이트(35)에 의해 발생되는 인장하중의 보다 용이한 조정을 위해 상기 수평로드(32)에 대해 상기 카운터웨이트(33)의 위치를 이동 가능한 상태로 구성하는 것이 바람직할 것이다. 예컨대, 상기 수평로드(32)와 상기 카운터웨이트(33) 사이의 결합이 나사결합에 의한 방식으로 구현함으로써, 상기 수평로드(32)에 대한 상기 카운터웨이트(33)의 설치위치에 따라 상기 메인웨이트(35)에 의해 발생되는 인장하중의 정도는 가변적으로 조절되어 상기 시험편 거치부(20)의 직선형 거치부를 통해 상기 시험편(1)에 전달될 수 있게 된다. At this time, the tensile load adding unit 30 is capable of moving the position of the counterweight 33 with respect to the horizontal rod 32 for easier adjustment of the tensile load generated by the main weight 35 . It would be preferable to configure For example, by realizing the coupling between the horizontal rod 32 and the counterweight 33 in a screw coupling manner, the main weight according to the installation position of the counterweight 33 with respect to the horizontal rod 32 . The degree of the tensile load generated by (35) is variably adjusted so that it can be transmitted to the test piece (1) through the straight-line mounting portion of the test piece holder (20).

이는 상기 메인웨이트(35)에 의해 발생되는 인장하중의 정도를 메인웨이트(35)에 대한 중량 변화에만 의존하지 않고, 상기 수평로드(32)에 대한 상기 카운터웨이트(33)의 위치조절만으로도 인장하중의 발생 크기를 가변적으로 조절할 수 있음을 의미하는 것이다.This means that the degree of tensile load generated by the main weight 35 does not depend only on the change in weight with respect to the main weight 35, and the tensile load is applied only by adjusting the position of the counterweight 33 with respect to the horizontal rod 32. This means that the size of occurrence can be variably controlled.

상기 전원 인가부는 상기 시험편(1)에 대한 열화 특성의 평가를 위해 시험편(1)에 전원을 제공하는 것으로, 상기 터미널 블록(22)의 전원단자용 홀(23)에 대해 전원의 입/출력을 위해 조립되는 터미널 단자(미도시)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 전원 인가부를 통해 시험편(1)과 시험편 거치부(20)에서 이루어지는 전원의 입/출력 방향은 도 3에서 화살표의 형태로 표시되어 있다.The power application unit provides power to the test piece 1 for evaluation of the deterioration characteristics of the test piece 1, and the input/output of power to the power terminal hole 23 of the terminal block 22 is applied. It may be composed of a terminal terminal (not shown) assembled for the purpose. At this time, the input/output direction of the power made in the test piece 1 and the test piece holding unit 20 through the power applying unit is indicated in the form of an arrow in FIG. 3 .

즉, 상기 전원단자용 홀(23)을 통해 상기 터미널 블록(22)으로 입력되는 전원은 상기 시험편(1)을 거쳐 반대편에 위치한 터미널 블록(22)의 전원단자용 홀(23)을 통해 외부로 출력됨으로써 상기 시험편(1)에 대한 전기-기계적 특성인 열화 성능을 정량적으로 평가할 수 있게 하는 데이터로 활용된다. That is, the power input to the terminal block 22 through the hole 23 for the power terminal passes through the test piece 1 to the outside through the hole 23 for the power terminal of the terminal block 22 located on the opposite side. The output is utilized as data that enables quantitative evaluation of deterioration performance, which is an electro-mechanical characteristic of the test piece 1 .

한편, 본 발명의 실시예는 상기 시험편(1)에 대한 전기-기계적 특성인 열화 성능을 평가하기 위해 정하중을 받는 상기 시험편(1)에 부착되어 외부로의 전압 검출을 허용함으로써 상기 시험편(1)에 대한 초전도특성을 구간별로 분리하여 측정 가능하게 하는 다중 단자부(50)를 더 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 다중 단자부(50)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 시험편(1)의 전 부위 중에서 특정 개소에 대해 복수의 수량으로 설치되어 상기 시험편(1)의 다양한 구간에 걸쳐 정밀한 열화 성능을 검출할 수 있게 해 준다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the test piece (1) is attached to the test piece (1) subjected to a static load in order to evaluate the degradation performance, which is an electro-mechanical characteristic for the test piece (1) to allow detection of an external voltage. It is configured to further include a multi-terminal unit 50 that enables measurement by separating the superconducting characteristics for each section. In this case, as shown in FIG. 6 , the multi-terminal part 50 is installed in a plurality of quantities for a specific location among the entire region of the test piece 1 to provide precise deterioration performance over various sections of the test piece 1 . makes it possible to detect

그리고 본 발명의 실시예는 상기 시험편(1)에 대한 정하중 인가에 따른 피로 특성을 시험 평가하기 위해 상온 레버식 정하중 부하 방식을 채택하고 있으나, 상기 상측 홀더블록(21)에 연결되는 홀더로드(15)를 통상적인 만능재료 시험기 또는 크리프 시험기의 로더셀에 연결하는 방식을 채택하더라도 동등한 성능의 극저온 초전도선재의 정하중 피로특성을 시험할 수 있는 다른 실시예에 따른 장치로서 구현될 수 있을 것이다.And the embodiment of the present invention adopts a room temperature lever type static load method in order to test and evaluate the fatigue characteristics according to the application of a static load to the test piece 1, but the holder rod 15 connected to the upper holder block 21 ), even if the method of connecting the loader cell of a general universal material tester or creep tester is adopted, it can be implemented as a device according to another embodiment that can test the static load fatigue characteristics of a cryogenic superconducting wire of equivalent performance.

또한, 본 발명의 실시예는 상온 레버식 정하중 부하 방식에 의한 정피로 시험장치로 예시하였으나, 통상적인 만능재료 시험기를 보유하지 않은 경우에도 상기 인장하중 부가부(30)에서 메인웨이트(35)의 추가 또는 카운터웨이트(33)에 대한 위치 조절을 통해 부하 정하중을 증대시켜가면서 초전도선재의 임계전류를 측정함으로써 상기 시험편(1)에 대한 전기-기계적 특성 평가 시험장치로도 활용이 가능할 것이다.In addition, the embodiment of the present invention has been exemplified as a static fatigue testing apparatus by a room temperature lever type static load method, but even when a conventional universal material testing machine is not possessed, the main weight 35 in the tensile load adding unit 30 is By measuring the critical current of the superconducting wire while increasing the static load by adding or adjusting the position of the counterweight 33, it will be possible to use it as an electro-mechanical characteristic evaluation test device for the test piece (1).

또한, 본 발명의 실시예는 주로 고온초전도 2세대 선재를 적용대상으로 하고 있으나, 1세대 고온초전도체이면서 테이프형상을 하고 있는 BSCCO선재(Bi-2223)의 정피로 시험에도 동일하게 적용이 가능하고, 특히 다층 적층한 REBCO CC(Coated Conductor) 적층도체 또는 케이블에 대해서도 본 발명의 실시예에 따른 시험장치를 적용하는 것이 가능할 것이다.In addition, although the embodiment of the present invention is mainly applied to the second-generation high-temperature superconducting wire, the same can be applied to the static fatigue test of the first-generation high-temperature superconductor and the tape-shaped BSCCO wire (Bi-2223), In particular, it will be possible to apply the test apparatus according to the embodiment of the present invention to a multi-layered REBCO CC (Coated Conductor) laminated conductor or cable.

1-시험편
10-프레임 구조물 11-상측 플레이트
12-하측 플레이트 13-컬럼 바아
14-서포트 바아 15-홀더로드
20-시험편 거치부 21-상측 홀더블록
22-터미널 블록 23-전원단자용 홀
24-마운팅 홀 25-회전형 롤러
26-커넥팅 핀 27-하측 홀더블록
28-마운팅 플레이트 29-하측 그립소켓
30-인장하중 부가부 31-레버아암
32-수평로드 33-카운터웨이트
34-수직로드 35-메인웨이트
40-절연부재 50-다중 단자부
60-듀어1- test piece
10 - frame structure 11 - upper plate
12-lower plate 13-column bar
14 - support bar 15 - holder rod
20-Specimen holder 21-Upper holder block
22-terminal block 23-hole for power terminal
24-Mounting Holes 25-Rotating Rollers
26-connecting pin 27-lower holder block
28 - mounting plate 29 - lower grip socket
30 - Tensile Load Addition 31 - Lever Arm
32 - horizontal rod 33 - counterweight
34 - vertical rod 35 - main weight
40-insulation member 50-multi-terminal part
60-dewar

Claims (14)

초전도선재의 시험편을 장착하기 위한 시험편 거치부;
상기 시험편 거치부를 장착하는 프레임 구조물;
상기 프레임 구조물에 설치되어 상기 시험편에 대해 정하중을 제공하는 인장하중 부가부;
상기 시험편에 대한 열화 특성 평가를 위해 상기 시험편에 전원을 제공하는 전원 인가부를 구비하고,
상기 시험편 거치부는 상기 시험편의 직선부를 고정하여 상기 인장하중 부가부에 의한 인장하중을 전달받기 위한 직선형 거치부, 및 상기 시험편의 곡선부를 고정하여 상기 프레임 구조물에 대해 일정한 위치로 설치되기 위한 곡선형 거치부로 구성되는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.a test piece holding part for mounting a test piece of a superconducting wire;
a frame structure for mounting the specimen holder;
a tensile load adding part installed on the frame structure to provide a static load to the test piece;
A power applying unit for providing power to the test piece for evaluation of deterioration characteristics of the test piece,
The test piece holding part fixed the straight part of the test piece to receive the tensile load by the tensile load adding part, and the curved part of the test piece was fixed to fix the curved part of the test piece to be installed in a fixed position with respect to the frame structure. Cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of high-temperature superconducting wire composed of parts. 청구항 1에 있어서,
상기 직선형 거치부는
상기 인장하중 부가부로부터 제공되는 인장하중에 의해 상기 프레임 구조물에 대해 상하방향으로 변위 가능하게 설치되는 상측 홀더블록; 및
상기 상측 홀더블록에 결합되어 상기 시험편의 양측 자유단부에 위치하는 직선부를 고정하고 전원의 입/출력을 위한 터미널 블록을 구비하는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.The method according to claim 1,
The straight mounting portion
an upper holder block installed to be displaceable in the vertical direction with respect to the frame structure by the tensile load provided from the tensile load adding unit; and
Cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high temperature superconducting wire, characterized in that it is coupled to the upper holder block to fix a straight part positioned at both free ends of the test piece and includes a terminal block for input/output of power. 청구항 2에 있어서,
상기 상측 홀더블록은 상기 인장하중 부가부의 상하방향 변위와 연동하도록 상기 프레임 구조물의 상측 플레이트를 관통하여 설치되는 홀더로드를 매개로 지지되도록 구성되고, 상기 상측 홀더블록과 상기 홀더로드는 나사체결로서 결합되어 상기 프레임 구조물에 대한 상기 상측 홀더블록의 설치 높이를 가변적으로 조절 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.3. The method according to claim 2,
The upper holder block is configured to be supported through a holder rod installed through the upper plate of the frame structure to interlock with the vertical displacement of the tensile load adding part, and the upper holder block and the holder rod are coupled by screwing. Cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high-temperature superconducting wire, characterized in that it is configured to be able to variably adjust the installation height of the upper holder block with respect to the frame structure. 청구항 2에 있어서,
상기 터미널 블록은 상기 시험편에 대한 전원의 인가를 위해 상기 상측 홀더블록의 양측에 결합되는 입력측 블록과 출력측 블록으로 구성되고, 상기 입력측 블록과 출력측 블록에는 각각 전원의 입/출력을 위한 전원단자용 홀, 및 상기 상측 홀더블록과의 조립을 위한 마운팅 홀이 구비되며, 상기 마운팅 홀에는 절연부재를 매개로 볼트가 체결되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.3. The method according to claim 2,
The terminal block is composed of an input block and an output block coupled to both sides of the upper holder block for the application of power to the test piece, and the input block and the output block have holes for power terminals for input/output of power, respectively. and a mounting hole for assembly with the upper holder block, wherein a bolt is fastened to the mounting hole through an insulating member. 청구항 4에 있어서,
상기 전원 인가부는 상기 터미널 블록의 전원단자용 홀에 대해 전원의 입/출력을 위해 조립되는 터미널 단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.5. The method according to claim 4,
The power applying unit is a cryogenic static load fatigue characteristic test apparatus of a high temperature superconducting wire, characterized in that it is composed of a terminal terminal assembled for input / output of power to the hole for the power terminal of the terminal block. 청구항 2에 있어서,
상기 상측 홀더블록과 상기 터미널 블록 사이에는 전기적 절연을 위해 절연부재가 설치되고, 상기 시험편의 직선부는 상기 터미널 블록과 절연부재 사이에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.3. The method according to claim 2,
An insulating member is installed between the upper holder block and the terminal block for electrical insulation, and the straight part of the test piece is configured to be positioned between the terminal block and the insulating member. Device. 청구항 1에 있어서,
상기 곡선형 거치부는
상기 시험편의 곡선부를 고정하기 위한 회전형 롤러;
상기 회전형 롤러를 회전 가능하게 장착하기 위한 하측 홀더블록; 및
상기 하측 홀더블록을 상기 프레임 구조물에 대해 고정하기 위한 마운팅 플레이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.The method according to claim 1,
The curved mounting portion
a rotating roller for fixing the curved part of the test piece;
a lower holder block for rotatably mounting the rotary roller; and
Cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high temperature superconducting wire, characterized in that it comprises a mounting plate for fixing the lower holder block to the frame structure. 청구항 7에 있어서,
상기 회전형 롤러는 상기 시험편의 곡선부가 가지는 폭 또는 곡률반경의 정도에 따라 폭 또는 직경의 크기를 서로 달리하는 대체형 롤러로 교환 가능하게 설치되고, 절연소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.8. The method of claim 7,
The rotary roller is installed interchangeably with a replacement roller having a different width or diameter depending on the width or radius of curvature of the curved part of the test piece, and is made of an insulating material. Cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus. 청구항 7에 있어서,
상기 회전형 롤러는 상기 하측 홀더블록에 대해 커넥팅 핀을 매개로 착탈 가능하게 조립되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.8. The method of claim 7,
The rotary roller is a cryogenic static load fatigue characteristic test apparatus of a high temperature superconducting wire, characterized in that it is detachably assembled with respect to the lower holder block through a connecting pin. 청구항 7에 있어서,
상기 마운팅 플레이트는 상기 프레임 구조물의 상측 플레이트로부터 하향 설치되는 서포트 바아에 대해 고정되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.8. The method of claim 7,
The mounting plate is a cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high-temperature superconducting wire, characterized in that it is fixed to a support bar installed downward from the upper plate of the frame structure. 청구항 10에 있어서,
상기 서포트 바아는 외주면에 열전달의 최소화를 위해 결합되는 절연부재를 구비하고, 상기 서포트 바아에 대한 상기 절연부재의 장착위치는 듀어에 저장된 액체질소 냉매와 공기의 경계부위에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.11. The method of claim 10,
The support bar has an insulating member coupled to the outer circumferential surface to minimize heat transfer, and the mounting position of the insulating member with respect to the support bar is configured to be located at a boundary between the liquid nitrogen refrigerant stored in the dewar and air. Cryogenic static load fatigue characteristic testing device for high-temperature superconducting wire. 청구항 3에 있어서,
상기 인장하중 부가부는
상기 프레임 구조물의 상측 플레이트에 대해 힌지 결합되고 상기 홀더로드와 결합되는 레버아암;
상기 레버아암에 설치되는 수직로드; 및
상기 수직로드에 설치되는 메인웨이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.4. The method according to claim 3,
The tensile load adding part
a lever arm hinged to the upper plate of the frame structure and coupled to the holder rod;
a vertical rod installed on the lever arm; and
Cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high temperature superconducting wire, characterized in that it comprises a main weight installed on the vertical rod. 청구항 12에 있어서,
상기 인장하중 부가부는
상기 레버아암에 대해 상기 수직로드와 반대편에 설치되는 수평로드; 및
상기 수평로드에 대해 이동 가능하게 설치되는 카운터웨이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.13. The method of claim 12,
The tensile load adding part
a horizontal rod installed opposite to the vertical rod with respect to the lever arm; and
Cryogenic static load fatigue characteristic testing apparatus of a high-temperature superconducting wire, characterized in that it further comprises a counterweight that is movably installed with respect to the horizontal rod. 청구항 1에 있어서,
상기 시험편에 부착되어 외부로의 전압 검출을 허용하여 상기 시험편에 대한 초전도특성의 구간별 분리 측정을 가능하게 하는 다중 단자부를 더 포함하고, 상기 다중 단자부는 상기 시험편의 전 부위 중에서 특정 개소에 걸쳐 복수의 수량으로 설치되어 상기 시험편의 다양한 구간에 대한 열화 특성을 평가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 고온초전도선재의 극저온 정하중 피로특성 시험장치.The method according to claim 1,
Further comprising a multi-terminal part attached to the test piece to allow detection of an external voltage to enable separate measurement of the superconducting property for each section of the test piece, wherein the multi-terminal part is plural over a specific location among all parts of the test piece Cryogenic static load fatigue characteristic test apparatus of high temperature superconducting wire, characterized in that it is installed in the quantity of the test piece and configured to evaluate the deterioration characteristics for various sections of the test piece.
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