| 중국과학원 전공연구소, 세계 첫 10미터급 철 기반 초전도 와이어 개발 | ||
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 중국과학원 전공(電工)연구소 마옌웨이(馬衍偉) 연구팀은 전통적인 분말 충진법으로 세계 첫 10미터급 고성능 122형 철 기반 초전도 와이어(long wire)을 개발하여 철 기반 초전도 선재 분야에서 새로운 기술을 확보하였다. 해당 성과는 초전도 전문 학술지 ‘Physica C’에 “Development of high-performance iron-based superconducting wires and tapes”라는 제목으로 게제되었다[Physica C516(2015) 17]. 철 기반 초전도체는 2008년에 발견한 신형 초전도 재료로서, 1986년에 구리산화물 초전도체의 발견에 이은 2번째로 되는 고온 초전도 시스템이다. 철 기반 초전도체의 상부 임계(upper critical) 자기장은 최대 100 테슬라를 초과할 수 있고, 또한 비교적 작은 이방성(anisotropy)을 보유하고 있으므로 고자기장 분야에서 독특한 응용 우위를 가지고 있다. 실제 응용 과정에서 초전도체를 와이어 스트립(wire strip)으로 제조하여 전류 전송 혹은 마그넷 와인딩(magnet widing)을 하기 때문에 고전류 용량(high current carrying capability) 초전도 선재 및 그 규모화 제조 기술 개발은 철 기반 초전도 재료의 강전(starkstromtechnik) 응용을 실현하는 핵심이다. 마옌웨이 연구팀은 세계 최초로 철 기반 초전도 선재를 개발하였고, 잇따라 핵심 공법 기술을 확보하였으며, 철 기반 초전도 와이어 스트립의 전송 전류 용량 성능을 지속적으로 향상시켰다. 2014년에 제조한 122형 철 기반 초전도 스트립 라인의 전류 전송 성능은 4.2K/14T 조건에서 100,000A/m2에 도달하였는데 이는 중국이 해당 영역에서 처음으로 실용화 단계에 들어섰음을 의미하며, 또한 현재 각종 철 기반 초전도 와이어 스트립의 전류 전송 성능 면에서의 최고 기록을 확보하였다[Scientific Reports 4(2014) 6944]. 최근, 연구팀은 순수한 구리를 패키지 재료(package material)로 하는 고성능 122형 초전도 스트립 재료를 개발하여 제조 원가를 훨씬 낮추었다. 기존의 구리 도선에 비해 같은 단면적의 초전도 와이어 스트립의 전류 용량은 구리 도선의 몇 백배에 달한다. 해당 성과는 최근의 Scientific Reports 5(2015) 11506에 게재되었다. 고성능 초전도 와이어를 제조하는 것은 신형 철 기반 초전도 재료의 규모화 응용에서 필수적인 과정이며, 또한 기술적으로 어려운 문제이다. 연구팀은 제조 과정에서 관련 물질의 성분과 미세 구조에 대한 제어, 계면 복합체에 대한 균일 가공 등 핵심 기술에 대한 체계적 연구를 통하여 길이가 11m에 달하는 122형 철 기반의 고성능 초전도 와이어를 개발하였다. 해당 초전도 와이어의 전류 전송 성능은 10 테슬라 자기장에서 18,400A/m2를 초과하여 후속 산업화 생산에 튼튼한 토대를 마련하였다. 해당 연구는 철 기반 초전도 재료의 실용화 응용에 이정표적인 의미가 있다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201507/t20150706_4385230.shtml |
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