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2세대 고온 초전도 선재(2nd Generation Superconducting Wire)
2세대 고온초전도 선재는 전기저항이 영인 도체로서 금속기판에 세라믹 초전도 물질을 2축배향된 박막으로 증착하여 제조된 테이프 형태의 Coated Conductor로서 기존 전력기기의 구리도체를 대체할 경우 전력손실을 현저히 줄일 수 있으며 전력기기의 소형화도 가능합니다. 현재 국내 전력망의 송·배전 손실은 전체 송전량의 4%를 넘는데 초전도 케이블을 사용할 경우 이를 절반 이하로 줄일 수 있습니다.

이는 전력량으로는 약 7 TWh, 금액으로는 약 4,000억원, 이산화탄소 배출량으로는 약 500만톤에 해당합니다. 또한 기존의 송전망에서는 전력 손실을 줄이기 위해 154~345kV 정도의 높은 전압을 이용하여 발전소에서 수요처 부근까지 전력을 운송한 후 변전소에서 22.9kV 이하의 배전급 전압으로 낮추어 이용합니다만 초전도 케이블을 사용할 경우는 손실이 작기 때문에 높은 전압으로의 승압과정이 불필요합니다. 따라서 송배전 계통을 단순화하고 기피시설인 변전소의 개수를 줄일 수 있습니다.

초전도 선재의 또 다른 특성은 같은 단면적의 구리선에 비해 100배 정도의 전류를 흘릴 수 있다는 것인데, 이로 인하여 냉각장치에 이용되는 공간을 포함하여도 케이블의 경우 같은 전력구를 통하여 기존 케이블에 비해 3~5배의 전력을 이송시킬 수 있습니다. 또한 모터 및 발전기 등 자기장을 이용하는 회전기의 경우에도 약 3분의 1의 부피와 중량으로 같은 출력을 낼 수가 있습니다. 초전도 변압기의 경우에는 절연유를 사용하지 않기 때문에 화재의 위험 및 환경에 피해를 줄 우려가 줄어듭니다.

서남에서는 회사 설립 초기인 2004년도 말부터 “21세기 프런티어연구개발사업”의 하나인 “차세대초전도응용기술개발사업” 에 서울대를 통하여 참여하였으며 3단계인 2007년 6월부터는 “초전도선” 세부과제에 참여기업으로 정식으로 합류하여 2세대 고온 초전도 선재의 양산개발에 성공하였습니다.

2세대 초전도 선재는 다층박막 구조(기판/완충층/초전도층/보호층 등)로 되어 있는데 기판의 전해연마(Electro-polishing) 공정부터 각각의 박막 증착 및 구리 보호층의 Electro-plating 까지 전공정을 개발 완료하였습니다.

2G Wire 구조

2세대 고온초전도 선은 위에 언급한 초전도 케이블, 발전기와 모터와 같은 초전도 회전기, 초전도 변압기, 초전도 한류기 등의 초전도 전력기기 뿐만 아니라, 고자장 NMR/MRI, 단결정 성장기, 자기분리기 등 강한 자기장을 필요로 하는 다양한 응용 분야를 가지고 있습니다. 2세대 고온초전도 선은 그 외에 핵융합 발전, 초전도 자기부상 열차, 직류 송전 등의 미래 지향적 사업과 더불어 그 영역을 확장시켜 나갈 것으로 예상됩니다.

2세대 고온초전도선


1G Wire 와 2G Wire 비교
구분 1세대 고온초전도선(1G Wire)
(Powder in Tube Conductor, BSCCO)
2세대고온초전도선(2G Wire)
(Coated Conductor (CC), ReBCO)
구조
비고 2세대 선재 : 기계적 강도, 초전도 특성, 교류 손실 우수, 대량 생산 시 가격 경쟁력